Національний університет водного господарства та природокористування
Навчальний науковий інститут агроекології та землеустрою
Кафедра геодезії та картографії
КУРСОВА РОБОТА
З дисципліни:
«Фотограмметрія та дистанційне зондування»
на тему:
«Аналіз аерознімка. Створення ортофотоплану місцевості»
Студента ІІІ курсу І групи
Напряму підготовки «Геодезії,
картографії та землеустрою»
спеціальності ЗВК
Черв’як В.М.
Керівник: Левчук Н.В.
Національна шкала
Кількість балів:
Оцінка ECTS
Члени комісії ________ ______________
(підпис)(прізвище та ініціали)
________ _______________
(підпис)(прізвище та ініціали)
Рівне – 2015 рік
Зміст
Завдання
Вступ……………………………………………………………………………...4
1. Розділ 1. Побудова перспективних зображень та визначення геометричних властивостей аерофотознімків………………………………………………….6
1.1. Знімок як центральна проекція. Побудова перспективних зображень….6
1.1.1. Побудова зображень прямої, що знаходиться в проектній площині….8
1.1.2. Побудова зображення векторної прямої……………………………....10
1.1.3. Побудова зображення куба довільно розташованого в предметній площині…………………………………………………………………………...11
1.2. Геометричні характеристики аерофотознімка…………………………..11
1.2.1. Визначення масштабу знімка…………………………………………..11
1.2.2. Зміщення точок на аерофотознімку під впливом кута нахилу………14
1.2.3. Зміщення точок на знімку за рельєф місцевості………………………18
2. Розділ 2. Створення ортофотоплану місцевості …………………………..19
2.1.Теоретичні основи цифрового ортофотографування…………………….19
2.2. Технологічна схема камеральних робіт при створенні цифрових ортофотпланів та ортофотокарт………………………………………………22
2.3. Технологія побудови ЦМР та виготовлення ортофотоплану з використанням фотограмметричного комплексу «Дельта 32»……………..36
2.3.1. Формування файлів опису знімальної камери та опорних точок……37
2.3.2. Орієнтування знімків……………………………………………………39
2.3.3. Побудова ЦМР та представлення рельєфу способом інтерполяції горизонталей…………………………………………………………………….46
2.3.4. Виконання ортофототранспортування…………………………………49
2.3.5. Оформлення ортофотоплану……………………………………………50
Загальні висновки та рекомендації……………………………………………53
Список використаної літератури………………………………………………55
Графічний матеріал
ЗАВДАННЯ
На розробку курсової роботи студенту ННІ Агроекології та землеустрою
Степорук Назару Миколайовичу
Дисципліна: «Фотограмметрія та дистанційне зондування»
Тема: «Аналіз аерознімка. Створення ортофотоплану місцевості»
Зміст курсової роботи
I. Пояснювальна записка:
Вступ
Розділ 1. Побудова перспективних зображень та визначення геометричних властивостей аерофотознімків
1.1. Знімок як центральна проекція. Побудова перспективних зображень
1.1.1. Побудова зображення прямої, що знаходиться в предметній площині
1.1.2. Побудова зображення вертикальної прямої
1.1.3. Побудова зображення куба довільно розташованого в предметній площині
1.2. Геометричні характеристики аерознімка
1.2.1. Визначення масштабу знімка
1.2.2. Зміщення точок на аерознімку під впливом кута нахилу
1.2.3. Зміщення точок на знімку за рельєф місцевості
Розділ 2. Створення ортофотоплану місцевості
2.1 . Теоретичні основи цифрового ортофототрансформування
2.2. Технологічна схема камеральних робіт при створенні цифрових ортофотопланів та ортофотокарт
2.3. Технологія побудови ЦМР та виготовлення ортофотоплану з використанням фотограмметричного комплексу «Дельта 32»
2.3.1. Формування файлів опису знімальної камери та опорних точок
2.3.2. Орієнтування знімків
2.3.3. Побудова ЦМР та представлення рельєфу способом інтерполяції горизонталей
2.3.4. Виконання ортофототрансформуваня
2.3.5. Оформлення ортофотоплану
Загальні висновки та рекомендації
Список літератури
II. Склад графічних матеріалів:
1. Схема побудови перспективного зображення куба
2. Ортофотоплан місцевості
Завдання отримавЧерв’як В.М.
Завдання видав Левчук Н.В.
Вступ
Головним джерелом даних про земну поверхню і надалі залишаються карти, але в останні десять років інтенсивно впроваджуються методи, пов’язані з цифровим поданням земної поверхні та динаміки її змін.
В пам’яті комп’ютера цифрові дані про місцевість найкращим чином можуть бути представлені у вигляді Цифрової моделі місцевості (ЦММ) – впорядкованої множини точок з інформацією про місцевість у цифровій формі визначену математичними залежностями за якими однозначно і з потрібною точністю можна отримати необхідну характеристику місцевості. По своєму вмісту ЦММ поділяється на цифрову модель ситуації (контурів місцевості) і цифрову модель рельєфу (ЦМР).
Цифрова модель ситуації - це (digital model of situation; digitales Model n der Situation ) частковий випадок цифрової моделі місцевості, на якій не зображується рельєф, а тільки контури реально існуючих споруд, вулиць, ліній електро передач тощо (складається переважно для промислових і міських територій).
Цифрова модель рельєфу – впорядкований набір висот точок заданої поверхні в цифровому вигляді в сукупності з інтерполяційним алгоритмом який дозволяє вичислити висоту будь-якої точки місцевості з необхідною точністю. До основних сфер застосування ЦМР слід відзначити 1)Визначення та побудова ізоліній 2) Побудова профілів 3) Визначення вододілів та ліній стоку та інші. Цифрова модель рельєфу характеризує топографічну поверхню місцевості. Вона визначається деяким положенням точок з координатами Х, Y, Н вибраних на земній поверхні так, що б в достатній мірі відобразити характер рельєфу.
На зламі другого і третього тисячоліть відбувається такий злет науково-технічного прогресу,і геодезія картографія та фотограмметрія зокрема набувають вигляду та можливостей якими ми наразі і користуємося. Новітня техніка і технології наразі дозволяють виконувати побудову ЦМР та воготовляти ротофото план за допомогою різноманітних фотограмметричних комплексів у автоматичному, напівавтоматичному та ручному режимах, що і було здійснено нами у даній курсовій роботі.
Розділ 1. Побудова перспективних зображень та визначення геометричних властивостей аерофотознімків.
1. Знімок як центральна проекція. Побудова перспективних зображень.
Знімок (фотознімок) - це зображення об"єкта, отримане за допомогою оптичної ситеми. Ідеальна оптична система (вільна від спотворень - фізичних вад) будує зображення за правилами геометричної оптики і розглядається як центральна проекція. Основними елементами центральної проекції є (рис. 1.1): S - центр проекції, який ототожнюється з центром об"єктива, площина предмета Ε та площина зображення Ρ , яку ототожнюємо з площиною знімка. Всі промені, які входять у центр проекції S від точок об"єкта A,B,D,... та перетинають площину знімка в точках a,b,d,..., називають проектувальними променями.
Рис. 1.1 Основні елементи центральної проекції
Рис. 1.2Зображення предмета в ортогональній та центральній проекціях
В
аерофотограмметрії ставиться завдання одержати зі знімка топографічну карту,
яка, як відомо, є ортогональною проекцією об"єкта на площину. Отримання двох
різних проекцій - центральної та ортогональної - показано на рис. 1.2. Аналізуючи
геометричну побудову зображень на площинах знімка і карти, можна зробити
висновок, що ці зображення є подібними лише тоді, коли площина знімка є
ненахиленою, тобто 
(бо 
завжди паралельна до 0) і об"єкт є плоским, тобто
розміщений у площині .
Реально знімок є нахиленим.
Тепер розглянемо площини,
лінії, точки та їхню побудову у центральній проекції, вважаючи знімок
нахиленим, а всі площини, як прийнято в математиці, без обмеження розмірів.
Тоді отримаємо елементи центральної проекції, показані на рис. 1.3. Тут: S –
центр проекції; – площина предмета; 
– площина знімка; 
– вертикальна площина, що проходить
через S перпендикулярно до ; 
– горизонтальна площина, що проходить через S
паралельно до Ε; ЛНЗ – лінія напрямку знімання, одержується на
перетині площин і ; tt - вісь перспективи, пряма на перетині
площин і ; h1h1 – лінія істинного горизонту,
отримана на перетині площин і ; SN – промінь, що виходить з S перпендикулярно
до , перетинає знімок в точці n, а площину предмета у точці Ν;
n,Ν – точки надиру знімка та місцевості; SO
– головний промінь, виходить з S перпендикулярно до ; о,О – головні точки знімка
та місцевості; SI – промінь, що виходить з S паралельно до ЛНЗ
; І – головна точка сходу знімка; а0 - кут нахилу
знімка; Sc – бісектриса кута нахилу в точці S; с,С – точки
нульових спотворень знімка та місцевості; S0 – фокусна віддаль
знімка; SN – висота фотографування (позначається я к і H) ; Κ – точка перетину ЛНЗ
з прямою, паралельною до лінії vv , що виходить точки S.
Лінія істинного горизонту h1h1 є геометричним місцем всіх точок предметної площини, які розташовані в нескінченності. Цю властивість використовують для побудови зображення. Наприклад, побудуємо зображення відрізка АВ на знімку. Для цього продовжимо лінію АВ до перетину з віссю перспективи tt, отримаємо точку k. Далі проведемо з S пряму, паралельну до АВ і на перетині з h1h1 одержимо точку сходу i; отже, іk – це зображення прямої L. Для побудови зображень точок А і В на знімку проводимо з S проектувальні промені, які перетнуть їх відповідно у точках α і b.
Рис. 1.3 Елементи центральної проекції та побудова зображення на знімку
Віддалі між основними точками центральної проекції можна отримати з рис. 1.3:
;
(1.1)
(1.2)
(1.3)
(1.4)
(1.5)
1.1.1. Побудова зображення прямої, що знаходиться в предметній площині
Завдання:
Побудувати зображення відрізка, довільно розташованого в предметній площині.
Рис. 1.4 Побудова зображення прямої, що знаходиться в предметній площині
Зображення прямої, що знаходиться в предметній площині, отримують в наступній послідовності:
1. Продовжити пряму АБ до перетину з віссю перспективи tt в точці А0.
2. Через центр проекції S в площині P провести лінію паралельну АБ до перетину з лінією дійсного горизонту hihi.
3. Точка "і" буде точкою сходу прямої АБ.
4. Точку сходу "і" з’єднати з точкою перетину прямої зі знімком А0.
5. З точки проекції S провести проектуючі промені SA i SБ.
6. Перетин проектуючих променів з лінією А0і на знімку утворить шукані зображення точок відрізка А’Б’.
1.1.2. Побудова зображення вертикальної прямої
Рис. 1.5 Побудова зображення вертикальної прямої
Для побудови зображення вертикальних прямих використовують точку надиру n. Вона являється точкою сходу всіх вертикальних прямих.
Зображення вертикальної прямої отримують в такій послідовності:
1. З точки А, що знаходиться в предметній площині, необхідно провести пряму паралельну ЛНЗ до перетину з віссю перспективи tt (А0).
2. Зображення точки А на знімку отримують як перетин прямої А0І з проектуючим променем SA (A`).
3. Точка Б` буде знаходитись на перетині лінії, що проходить через точки A` і n, з проектуючим променем SB.
1.1.3. Побудова зображення куба довільно розташованого в предметній площині
Завдання:
Побудувати зображення куба, довільно розташованого в предметній площині, якщо кут нахилу знімка α = 52º, фокусна віддаль камери f = 32мм, висота фотографування вибирається довільно.
Основа куба лежить в предметній площині, отже при її зображенні слід використовувати побудову зображення прямих, що лежать в предметній площині. Бічні сторони куба утворюють вертикальні прямі, отже при їх зображенні слід використовувати побудову зображення вертикальних прямих.
Побудова зображеного куба зображений на додатку I.
1.2. Геометричні характеристики аерознімка
1.2.1 Визначення масштабу знімка
Масштаб знімка в будь-якій точці визначається відношенням нескінченно малого відрізка, певним чином орієнтованого на знімку, до відповідного відрізка на місцевості.
Рис.1.6 - Нескінченно малі відрізки певним чином орієнтовані для визначення масштабу
Якщо знімок горизонтальний, а місцевість рівна, то масштаб величина постійна і дорівнює відношенню довжин одноіменних відрізків на знімку та на місцевості. На нахиленому знімку масштаб змінюється від точки до точки. Лише в точці нульових спотворень с масштаб горизонтального знімка дорівнює масштабу нахиленого знімка по всій лінії перетину (рис. 1.7).
1. Масштаб горизонтального знімка (α=0)
2. Масштаб нахиленого знімка в точці нульових спотворень с
Рис. 1.7 Зображення точки місцевості на нахиленому та горизонтальному знімках
Завдання:
Визначити значення масштабів по числовій вертикалі характерних точок знімка o, c, n, а також в точках а і в зобразити графічно на цифровій осі в масштабі 1:1, біля кожної з точок показати значення її масштабу.
Вихідні дані:
Вихідні дані:
Xa = 0; Ya = 30мм + (12×1мм) = 42мм;
Xb = 0; Yb = 60мм - (12×1мм) = 48мм;
fk = 62мм
H = 1000м + (12×10м) = 1120м = 1120000мм;
α = 10° + (12×1°) = 22°;
Розв"язок:
Визначаємо відстань від головної точки до точки нульових спотворень:
;
Визначаємо відстань від головної точки до точки надиру:
;
Проводимо визначення масштабу для головної точки (o):
Проводимо визначення масштабу для точки нульових спотворень (c):
Проводимо визначення масштабу для точки надиру (n):
Проводимо визначення масштабу в точках (a, b):
Рис 1.8 Визначення значення масштабів в характерних точках знімка (о, c, n) та довільних точках а, в.
1.2.2 Зміщення точок на аерознімку під впливом кута нахилу
Для перспективного знімка (α>3°) формула зміщення за кут нахилу має вигляд:
Для планового знімка (α<3°) формула зміщення за кут нахилу має вигляд:
Рис. 1.9 Зміщення точок на аерофотознімку
під впливом кута нахилу
Завдання:
Вирахувати величини зміщення точок під впливом кута нахилу на перспективному знімку Р1 і плановому знімку Р2 для напрямків φ =30º, 90º,150º,210º, 270º,330º;
α1=20º+ (N×1º)=32 º;
α2 =60´+(5´×N)=2˚;
f =70мм;
ρ´=3438´
величина радіуса вектора r =30мм.
Величини зміщень показати на макетному знімку в масштабі 1:1 і біля відповідних напрямків показати значення їх зміщення.
Розв’язання:
Для перспективного знімка Р1, використавши формулу (2.7) отримаємо:
1) 
2) 
3) 
4) 
5) 
6) 
|
Рис. 1.10 Схема величини зміщення точок під впливом кута нахилу на перспективному знімку Р1
Для планового знімка P2, використавши формулу (2.8) отримаємо:
1) 
2) 
3)
4)
5)
6)
Рис. 1.11 Схема величини зміщення точок під впливом кута нахилу на плановому знімку Р2
1.2.3. Зміщення точок на знімку за рельєф місцевості
Рис.1.12 показує, як рельєф місцевості впливає на положення точки А на знімку.
Рис. 1.12 - Зміщення точки на знімку за рельєф місцевості
З рисунка видно, що точка надиру знімка n під впливом рельєфу не зміщується, бо лежить на прямовисній прямій SN.
Для визначення величини зміщення при горизонтальному знімку слід використовувати формулу:
Із формули можна зробити висновки:
– зміщення точки на знімку під впливом рельєфу проходить вздовж радіуса-вектора з початком в точці надиру;
– на знімку лише точка надиру не зміщується, бо для неї r = 0.
Завдання:
Вирахувати величини центральної зони планового знімка, в межах якої величина зміщення за рельєф не перевищує 0.5 мм, при висоті фотографування H= 500м + (100м×12)= 1700 м, при найбільшому коливанні висот точок в межах знімка h= 50 + (10м×12)= 170 м.
Розв’язання:
Вихідні дані: 
; h= 170 м; H=
170 м.
.
Розділ 2. Створення ортофотоплану місцевості
2.1 Теоретичні основи цифрового ортофототрансформування
1.1. Теоретичні основи цифрового ортофототрансформування
Цифрове ортофототрансформування – це процес перетворення цифрового знімка з центральної проекції в ортогональну за допомогою цифрової фотограмметричної станції(ЦФС).
Результатом цифрового ортофототрансформування є цифрова ортофотокартка – растрове зображення, побудоване в масштабі топокарти та доповнене умовними знаками із зображенням рельєфу у вигляді горизонталей.
Ортофотоплан – це план місцевості, змонтований з декількох ортофотознімків.
Геометричне пояснення побудови ортофотозображення представлене на рисунку 1.1.
Рис. 1.1 Геометричне пояснення побудови ортофотозображення
При реалізації процесу ортофотопобудови на першому етапі будується аналітичний знімок при заданих елементах внутрішнього і зовнішнього орієнтування, для чого використовується цифрова модель місцевості як сукупність пік селів. Математичною основою для цього є рівняння колінеарності:
Де, X,Y,Z – координати центрів пік селів ЦМР у вибраній просторовій системі координат;
x0,y0,f – елементи внутрішнього орієнтування аналітичного знімка;
Xs,Ys,Zs – елементи зовнішнього орієнтування цього ж знімка;
ai,bi,ci – напрямні косинуси;
x,y – координати центра піксела на аналітичному знімку.
Щоб створити аналітичний знімок, треба мати реальний цифровий знімок, знати його елементи внутрішнього та зовнішнього орієнтування і треба мати побудовану цифрову модель рельєфу.
Отримання ортогональної проекції елементарної ділянки моделі не викликає труднощів. Як видно з рис.1.1, координати X, Y центра піксела та елементарної ділянки карти збігаються.
Параметри переходу від координат цифрового знімка хе, уе до плоских прямокутних координат х, у найчастіше є коефіцієнтами поліноміальних функцій. Отже, ці параметри є відомі і можемо їх використати для зворотного переходу: від аналітичного знімка (х, у) до цифрового знімка (хе, уе). У літературі рекомендується залежно від типу цифрового знімка використовувати:
- для метричних знімків афінне, білінійне або проективне перетворення;
- для неметричних знімків подібне перетворення.
Згаданий перехід необхідний лише для того, щоб згенерованому пікселю аналітичного знімка, а значить і пікселю ортозображення, надати таку оптичну щільність, яка найбільше відповідала б цій радіометричній характеристиці цифрового знімка. Така радіометрична корекція як вирівнювання оптичних щільностей здійснюється ще на одному етапі. Згенероване одне ортозображення ще не утворює ортофотокарту. Для цього треба звичайно використати кілька таких зображень. На їх стиках виникнуть розбіжності оптичних щільностей, які треба або усунути, або згладити.
У сучасних умовах використання цифрових фотограмметричних станцій ця операція виконується або автоматично по заздалегідь вибраному алгоритму, або в діалоговому режимі з втручанням оператора. Визначається лінія, по якій повинні стикуватись сусідні зображення, за аналогією до того, як при монтажі фотосхем намічаємо лінію розрізу посередині між перекриттями двох знімків. Далі визначається смуга, з якої беруться оптичні щільності пікселів, і найчастіше за остаточне значення в області 100-200 пікселів береться середнє арифметичне. Складніші алгоритми дозволяють плавно змінювати оптичну щільність, але їх застосування вимагає більших затрат машинного часу.
2.2. Технологічна схема камеральних робіт при створенні цифрових ортофотопланів та ортофотокарт
Підготовчі роботи
Перед виконанням фотограмметричної обробки знімків виконують підготовчі роботи, які включають:
- збір, вивчення та оцінку вихідних знімальних та картографічних матеріалів, а також матеріалів польових топографо-геодезичних робіт;
- робоче технічне проектування процесів обробки знімків;
- підготовку необхідних матеріалів і вихідних даних;
- підготовку технічних засобів;
- підготовку редакційних вказівок;
- підготовку інженерно-технічного персоналу та виконавців.
Окремі види підготовчих робіт можуть здійснюватись паралельно або в іншій послідовності, ніж перераховано в цьому пункті.
Вихідними матеріалами для створення ортофотокарт можуть служити матеріали наземної аеро- або космічної зйомки та матеріали планово висотної підготовки знімків.
Вивчення та оцінка матеріалів проводиться з метою виявлення:
ü повноти і якості всіх матеріалів знімальних робіт;
ü відповідності фотографічної та фотограмметричної якості матеріалів вимогам нормативно-технічної документації;
ü повноти паспортних даних використовуваних знімальних систем;
ü забезпечення знімками минулих років території картографування.
При вивченні матеріалів наземного знімання перевіряють точність визначення координат і висот знімальних станцій і контрольних точок, а також довжини базисів зйомки, контрольних напрямків та напрямків оптичних осей камери. Вивчення та оцінка матеріалів польових топографо-геодезичних робіт проводиться з метою виявлення:
Ø комплектності цих матеріалів;
Ø відповідності фактичного розміщення точок знімального обґрунтування технічному проекту;
Ø якості зображення замаркованих точок та якості розпізнавання на знімках контурних точок знімального обґрунтування;
Ø точності визначення координат та висот точок знімального обґрунтування.
Планово-висотною основою можуть бути пункти ДГМ, пункти геодезичних мереж згущення та пункти координати та висоти яких визначення при проведення планово-висотної підготовки знімків. Точність знімальної геодезичної мережі, які використовуються для фотограмметричного згущення повинні мати середню похибку планового положення не більше 0,1 мм в масштабі створеного плану або карти і 0,1 прийнятої висоти перерізу у висотному відношення.
В робочому технічному проекті повинні бути вказані та технічно обґрунтовані способи фотограмметричної обробки. При цьому необхідно враховувати характер місцевості, щільність забудови, якість виконаної повітряної та наземної зйомки, густота і розміщення пунктів геодезичного обґрунтування, оснащеність фотограмметричними приладами та програмним забезпеченням.
На етапі робочого проектування складають схему фотограмметричного згущення. В залежності від обсягу та якості планово-висотної підготовки знімків може передбачатись:
- фотограмметричне згущення знімального обґрунтування та подальший збір цифрової інформації про місцевість за одиночними знімками або стереопарами:
- обробка одиничних знімків або стереопар орієнтованих безпосередньо на точках планово-висотної підготовки або по контурних точках розпізнаних на наявних знімках минулих років або на планах і картах крупнішого масштабу.
Опорними даними для фотограмметричного згущення є розпізнані на знімках пункти ДГМ, геодезичної мережі згущення та точки знімальної геодезичної мережі. На схемі фотограмметричного згущення показують:
- межі аерознімання ділянок;
- осі маршрутів;
- вказують номери початкових та кінцевих знімків маршруту, дату виконання знімання та номер камери.
Також на схему можуть бути вписані:
- характеристики знімальних камер та приладів, що використовуються для визначення елементів орієнтування знімків;
- гідрографічна мережа із зазначенням місць польових відміток урізу води і проектних місць для фотограмметричних визначень. Дані місця позначаються з густотою в 2 – 2,5 рази більшою, ніж потрібно для зображення на плані;
- пункти ДГМ і точки знімального обґрунтування з обов’язковим виділенням замаркованих точок;
- межі маршрутів мереж та блоків;
- черговість обробки мереж по ділянці.
Стереопари для спостережень у межах маршруту необхідно скласти так, щоб вони були однаково орієнтовані щодо місцевості. Це означає, що одні маршрути потрібно спостерігати у порядку зростання номерів знімків, а інші в порядку спадання.
Камеральне дешифрування знімків в залежності від характеру та вивченості району може виконуватись до або в комплексі зі стереоскопічною рисовкою рельєфу та збором контурів або як окремий процес.
Стереоскопічна рисовка рельєфу виконується на аналітичних або цифрових приладах. Процес збору цифрової інформації по контурах виконується в одному із варіантів:
- монокулярно на цифровому фотограмметричному приладі пл. ортофотозображенню або по одиничному знімку з використанням наявної інформації про рельєф;
- стереоскопічно з використанням цифрових та аналітичних приладів.
Перший варіант виконується, як правило, при створенні топографічних карт масштабів 1:25000, 1:10000 або планів 1:5000 для горбистих і рівнинних районів. При зйомках населених пунктів з дрібною забудовою та при створенні планів масштабу 1:2000 на переважно рівнинній та горбистій незабудованій території, а також на території з малоповерховою забудовою.
Другий варіант передбачається при створенні топографічних карт і планів на горбисті, гірські та високогірні райони або на території з щільною багатоповерховою забудовою. Використання матеріали наземної фототеодолітної зйомки проектується при зйомці в масштабах 1:25000 і 1:10000 гірських районів при зйомці в масштабі 1:5000 і крупніше для складання топографічних та спеціалізованих планів.
Підготовка необхідних матеріалів і вихідних даних. Вихідними для фотограмметричної обробки є такі матеріали:
ü Вихідні негативи та діапозитиви на склі та плівці, якщо це передбачено технологією робіт;
ü Контрольні відбитки на фотопапері або збільшені відбитки у масштабі близькому до масштабу вихідного матеріалу;
ü Каталог координат та висот пунктів ДГМ, геодезичних мереж згущення, точок знімальної основи, отриманих геодезичними методами. На кожну опорну точку у вихідних матеріалах повинні бути присутніми абриси і детальний опис. Координати опорних точок повинні бути в тій системі координат, в якій передбачено створена ортофотокарта чи план. В іншому випадку необхідно виконати перерахунок координат.
ü Копія паспорта знімальної системи із зазначенням елементів внутрішнього орієнтування, еталонних координатних міток та інші відомості для традиційних та нетрадиційних камер.
ü Середнє значення висоти фотографування або середній масштаб аерознімання.
Підготовка матеріалів та вихідних даних включає виготовлення діапозитивів та відбитків збільшених до масштабу плану для дешифрування, нанесення на знімок опорних точок, обробку супутникових або інших бортових вимірювань, сканування знімків і перенесення цифрових вихідних даних на машинні носії. При виборі опорних точок необхідно дотримуватись наступних умов:
а) опорні точки повинні чітко розпізнаватись на знімку;
б) при суцільній підготовці знімків кількість опорних точок повинна бути не менше 5. Причому 4 опорні точки повинні бути розташовані по кутках знімка, що дозволяє найбільш точно визначити елементи зовнішнього орієнтування знімка або стереопари.
в) при фотограмметричній обробці можуть використовуватись координати центрів проектування, значення кутових елементів зовнішнього орієнтування, висот фотографування визначені в польоті.
Топографо-геодезичні роботи в Україні виконуються в СК-42, СК-63. Через відмінності параметрів еліпсоїдів виникає необхідність коректування даних GPS.
Для сканування знімків слід використати фотограмметричні сканери, що мають стабільний елемент роздільної здатності 5-15мкм і інструментальну похибку 3-5мкр. Допуск сканування як негативного фільму так і діапозитивного зображення, отриманого на фотоплівці або скляній пластинці.
Підготовка технічних заходів. Вона включає перевірку їх комплектності, калібровку та тестування, а також перевірку наявності та працездатності програмного забезпечення. Для виконання повір очних робіт використовують набір спеціальних тестів контрольних сіток, еталонних знімків, тощо. Особлива увага повинна приділятись контролю правильності на надійності роботи вузлів приладу, які відповідають за фіксацію плоских або просторових координат точок у системі фотограмметричного приладу або сканера. Також необхідно переконатись у відповідності систем координат пристрою вимогам програмного забезпечення. При необхідності передбачується перетворення даних з лівої системи координат в праву і навпаки.
Фотограмметричне згущення опорної мережі
Фотограмметричне згущення планового і висотного знімального обґрунтування повинно виконуватись шляхом побудови блокових або маршрутних фотограмметричних мереж. При багатомаршрутному, площинному аерозніманні формуються й урівнюються блокові мережі.
Для побудови маршрутної фотограмметричної мережі необхідно, щоб фактичне поздовжнє перекриття знімків становило не менше 60%. Для блочних мереж, при тому ж поздовжньому перекритті, поперечне перекриття повинно складати не менше 30%. У реальних програмах зрівнювання фотограмметричних мереж мережі створюються двома способами:
а) шляхом сумісного зрівнювання всіх геодезичних, фотограмметричних та інших вимірювань на всю мережу;
б) шляхом попереднього формування окремих частин мережі з подальшим їх об’єднанням у більш великі побудови.
Перший варіант теоретично кращий і рекомендується як основний, проте на практиці на точність кінцевого результату більше впливають похибки знімального обґрунтування та фотограмметричних вимірювань, ніж алгоритм тих чи інших програм.
У фотограмметричні мережі включають:
а) пункти геодезичних мереж і точки знімального обґрунтування, а також опорні фотограмметричні точки, які визначаються при побудові фотограмметричних мереж за каркасними маршрутами, тобто зі всього блоку вибирається 1 чи 2 каркасні маршрути, які урівнюються в першу чергу;
б) основні фотограмметричні точки (в пунктах моделей), що використовуються, як опорні або контрольні точки при подальшій обробці моделей;
в) точки орієнтування, за якими здійснюється зовнішнє орієнтування знімків і створюються окремі моделі, тобто елементрані ланки мережі;
г) зв’язуючі точки, що лежать в зоні потрійного перекриття. Ці точки служать для з’єднання сусідніх елементарних ділянок при створенні маршрутної мережі;
д) спільні точки служать для об’єднання маршрутних мереж у блоки;
е) точки на урізах води та найбільш характерні точки місцевості, які повинні мати відмітку на створюваній карті чи плані;
ж) закріплені на місцевості точки інженерного призначення;
з) додаткові точки, що служать для надання жорсткості окремим елементарним ділянкам мережі і в цілому.
Фотограмметричне згущення опорної мережі з використанням цифрових фотограмметричних приладів вимагає наявності растрових зображень знімків або їх фрагментів. Растрове зображення може бути отримане як безпосередньо в процесі аеро- або космічної зйомки цифровими камерами, так і шляхом сканування знімків, отриманих традиційними знімальними фотокамерами. В цьому випадку підбирається величина елементу сканування (пікселя) знімків, виходячи з необхідної точності визначення координат точок згущення.
Для виміру на цифрових фотограмметричних приладах потрібно застосовувати метод автоматичного ототожнення точок на суміжних знімках. Залежно від використовуваного програмного забезпечення автоматичне ототожнення може виконуватися для двох, трьох і т.д. (до шести або більш) знімків, на яких зображається вимірювана точка.
Обробку стереопар слід вести строго послідовно згідно з їх розташуванням в маршрутній схемі. В цьому випадку вже оброблені стереопари будуть захищені від псування, оскільки редагування положення точок виконуватиметься завжди тільки на правому знімку.
До складу початкової інформації для програми фототріангуляції окрім паспортних даних знімальної камери, виміряних на знімках координат точок і координатних міток, а також каталогу координат опорних і контрольних точок можуть входити:
а) довжини і азимути відрізків, перевищення між об"єктами місцевості;
б) координати центрів проектування знімків, визначувані супутниковими системами (ГЛОНАСС або GPS);
в) значення кутових елементів зовнішнього орієнтування знімків, висот фотографування і висот центрів проекції над ізобаричною поверхнею або їх функції, визначені у польоті.
За умови, що точність координат центрів проектування, виражена в масштабі знімків, порівнянна з вимірювальною точністю самих знімків, використання при фототріангуляції таких координат як додаткова початкова інформація дозволяє істотно скоротити необхідне число опорних точок. На блок середнього розміру (10 маршрутів по 15 стереопар) в цьому випадку необхідно визначати не менше п"яти планово-висотних опознаків, розташовуючи їх за схемою "конверт". При більшому розмірі блоку і підвищених вимогах до точності мережі кількість необхідних опознаків збільшується. В першу чергу додаткові опознаки слід розташовувати в середині сторін блоку, а потім - рівномірно за площею його. Початкова інформація для зрівнювання переноситься в комп"ютерний файл за допомогою допоміжних програмних засобів, що додаються до програмі фототріангуляції, або текстових редакторів. Комплектування матеріалів для обробки і сама обробка ведуться в відповідності з вимогами керівництва по експлуатації, використовуваної програми.
Виготовлення ортофотоплану
Фотоплани виготовляються:
ü як самостійний вид топографічної продукції (фотоплан, ортофотоплан, фотокарта, ортофотокарта);
ü як основа для збору по ній цифрової векторної інформації.
Для виготовлення фото планів використовують два методи трансформування знімків: аналоговий (оптико-механічний) і цифровий. Перевагу слід надавати цифровому трансформуванню, як найбільш точному і продуктивному. Оптико-механічний метод може застосовуватись лише у разі відсутності відповідних апаратно-програмних засобів цифрового трансформування.
Для трансформування повинні використовуватись чорно-білі, кольорові або спектральні знімки, отримані, як правило, вузько кутовими і нормальнокутовими знімальними камерами, на знімках яких менший вплив рельєфу на зміщення зображень точок.
Процес отримання цифрового фотоплану включає наступні етапи:
- розрахунок елемента дозволу для сканування знімків;
- орієнтування знімків;
- отримання інформації про рельєф;
- вибір фрагментів для трансформування (ортофототрансформування);
- ортофототрансформування або просте трансформування по фрагментах;
- зшивання фрагментів мозаїк з вирівнюванням тону, корекцією зображення;
- отримання трансформованого зображення в межах заданої трапеції або меж;
- оформлення.
Розрахунок роздільної здатності
Розрахунок роздільної здатності Рр виходячи із коефіцієнта к, який виражається відношенням масштабу створюваного фото плану Мк до маси знімка к = Мк/Мз; Рр=70 – к, де к – постійна величина прийнята із графічних вимог до фото плану.
Орієнтування знімків
Значення параметрів зовнішнього орієнтування цифрових знімків, необхідні для виконання процесів цифрової трансформації, можуть бути отримані в результаті попередньої побудови мереж просторовою аналітичною фототріангуляцією або шляхом безпосередньої фотограмметричної обробки стереопар і поодиноких знімків на цифрових фотограмметричних приладах.
Отримання інформації про рельєф
Інформація про рельєф, необхідна для цифрового трансформації знімків, може бути отримана в результаті стереофотограмметричної обробки знімків або по цифрових моделях рельєфу для існуючих топографічних карт і планів.
Точність і щільність вузлів ЦМР повинні забезпечувати визначення висот елементарних ділянок цифрового трансформованого знімка з похибками (у м) не більш:
∆ h = (0,3 * f * М) / r, (3)
де: 0,3 мм - графічна точність топографічної карти (плану);
f - фокусна відстань знімальної камери (у мм);
М - знаменник масштабу створюваного фотоплану;
r - максимальне видалення точки знімка від точки надіра(у мм).
При отриманні цифрової моделі рельєфу на цифровому фотограмметричному приладі можуть використовуватися автоматичний чи ручний режим збору інформації про ЦМР або їх комбінація. У залежності від характеру рельєфу крок регулярної сітки ЦМР може змінюватися в межах ділянки робіт і стереопари. Дрібні елементи рельєфу (промоїни, невеликі перегини скатів, канави і тому подібне) в межах допустимих ∆h не беруться до уваги, а в населених пунктах марка поєднується з поверхнею землі.
Для отримання інформації про рельєф можуть використовуватися цифрові карти суміжних масштабів. При цьому точність такої інформації має бути удвічі менша величини ∆h , розрахованою для висот елементарних ділянок. Допустимі значення ∆ h або перевищення точок місцевості в межах використовуваної частини знімка не повинні перевершувати величин, розрахованих по таблиці 2.1.
Таблиця 2.1.
Допустимі ∆ h (М) при масштабі фотоплану 1:10000|
для формату 18 х 18 см і f (мм) |
для формату 23 х 23 см і f (мм) |
|||||||||||
|
Радіус робочої площі (мм) на аерознімку |
70 |
100 |
140 |
200 |
250 |
350 |
Радіус робочої площі (мм) на аерознімку |
90 |
150 |
210 |
300 |
600 |
|
60 |
7 |
10 |
14 |
20 |
25 |
35 |
90 |
6 |
10 |
14 |
20 |
40 |
|
70 |
6 |
9 |
12 |
17 |
21 |
30 |
100 |
6 |
9 |
13 |
18 |
36 |
|
80 |
5 |
7,5 |
10 |
15 |
20 |
26 |
110 |
6 |
8 |
11 |
16 |
33 |
|
90 |
4,5 |
7 |
9 |
13 |
17 |
23 |
120 |
5 |
7,5 |
10 |
15 |
30 |
|
100 |
4 |
6 |
8 |
11 |
15 |
21 |
130 |
5 |
7 |
10 |
14 |
28 |
|
110 |
4 |
5,5 |
7,5 |
11 |
14 |
19 |
140 |
4,5 |
6,5 |
9 |
13 |
26 |
При отриманні цифрової моделі рельєфу на цифровому фотограмметричному приладі можуть використовуватися автоматичний чи ручний режим збору інформації про ЦМР або їх комбінація. У залежності від характеру рельєфу крок регулярної сітки ЦМР може змінюватися в межах ділянки робіт і стереопари. Дрібні елементи рельєфу (промоїни, невеликі перегини скатів, канави і тому подібне)в межах допустимих ∆ h не беруться до уваги, а в населених пунктах марка поєднується з поверхнею землі.
Для отримання інформації про рельєф можуть використовуватися цифрові карти суміжних масштабів. При цьому точність такої інформації має бути удвічі менша величини ∆ h , розрахованою для висот елементарних ділянок.
Вибір фрагментів для трансформування. Трансформацію знімків слід виконувати в межах корисній площі, обмеженій лініями, проведеними через середину подовжнього і поперечного перекриття суміжних знімків.
Розмір елементарної ділянки трансформації на місцевості, як правило, вибирається рівним величині:
∆ = Мз* Р,
(4)
де: Мз - знаменник масштабу знімка;
Р - розмір елементарної ділянки початкового цифрового знімка.
У випадку якщо цифровий фотоплан вимагається виготовити у виді твердій копії, розмір елементарної ділянки на місцевості не повинен бути більше:
∆ = 0,07 * М,
(5)
де 0,07 (у мм) - графічний дозвіл, відповідний фотографічній роздільній здатності зображення не менше 7 л/мм.
Формування цифрового фотоплану виробляють з суміжних цифрових трансформованих знімків з однаковими розмірами елементарних ділянок по вибраних межах фрагментів ("лініям порізів"), отриманим з суміжних знімків. Межі "порізів", як правило, вибирають по середині зон перекриттів знімків. Лінія "порізу" не повинна перетинати висотні об"єкти і об"єкти, а також не повинна проходити уздовж меж об"єктів різного тону. За наявності таких лінійних об"єктів як дороги, річки і тому подібне лінію "порізу" слід проводити по середині об"єктів. При перетині лінійних об"єктів і чітких контурів лінію "порізу" слід проводити під прямим кутом до цих об"єктів. Для вирівнювання фототону фрагментів в межах фотоплану найдоцільніше використовувати автоматичний метод.
Цифрові фотоплани можуть створюватися в межах меж планшетів або в довільно заданих межах (населений пункт, промисловий об"єкт та ін.). На фотоплан мають бути нанесені усі опорні геодезичні пункти. Їх слід відобразити на фотоплані умовними знаками. Окрім цього, мають бути нанесені рамка листа карти, координатна сітка і виконано позаремкове оформлення фотоплану.
Для отримання на основі виготовленого цифрового фотоплану цифрової фотокарти на растрове фотозображення (ортофотозображення) накладається векторна цифрова інформація. Ця інформація може включати умовні знаки; лінії різних типів, товщини і кольорів; заливки, штрихування, підписи і тому подібне Цифрова векторна інформація може включати не усе, а тільки частина шарів, наприклад, горизонталі, гідрографію, дорожню мережу і так далі.
Забороняється випуск фотопланів без зведення з суміжними фотопланами (чи графічними планами) того ж масштабу. При зйомках в масштабах 1:25000 і 1:10000 має бути виконане зведення з раніше виданими картами. Якщо раніше видані карти, побудовані в іншій системі координат, чим створений фотоплан, то при зведенні враховується відмінність координат загальних кутів рамок фотоплану і карти.
Контроль якості фотоплану здійснюється візуальним порівнянням з еталоном. При цьому особлива увага повинно бути звернена на опрацьованість деталей, однакову тональність і оптичну щільність по стиках фрагментів сусідніх знімків (розбіжність до 0,15 од.), а для кольорових і спектрозональных зображень - на подібність кольорів.
Розміри сторін і діагоналей фотоплану не повинні відрізнятися від теоретичних більш ніж на 0,2 мм.
Як кінцева продукція можуть служити цифровий фотоплан або фотокарта на машинному носієві у форматах, узгоджених із споживачем, або їх графічна копія, отримана на відповідних технічних засобах.
2.3Технологія побудови ЦМР та виготовлення ортофотоплану з використанням фотограмметричного комплексу «Дельта 32».
Вихідні дані
1. Стереопари знімків № G-1-07-011r - G-1-07-012r
2. Параметри знімальної камери АФА ТЭС-100:
Ø Вид проекції: центральна;
Ø Фокусна віддаль: 100 мм;
Ø Базис фотографування : 60 мм;
Ø Розмір знімків 180Х180 мм;
Ø Координати центра знімка: Х0=0; У0=0.
Ø Координати міток:
|
№ |
Х, мм |
У, мм |
|
1. 2. 3. 4. |
0,000 80,000 0,000 -80,000 |
-80,000 0,000 80,000 0,000 |
3. Координати опорних точок:
|
№ |
Х |
У |
Н |
|
GORODOK.24 GORODOK.25 GORODOK.26 GORODOK.33 GORODOK.34 GORODOK.35 GORODOK.36 |
5608898,375 5608798,531 5608955,046 5608094,290 5608057,939 5608085,256 5608261,369 |
277906,594 278011,777 278217,340 278342,617 278144,389 277966,599 277846,040 |
226,880 226,787 235,173 210,551 197,621 184,456 183,619 |
2.3.1.Формування файлу опису знімальної камери та опорних точок.
Формування файлу знімальної камери.
Цей розділ призначений для створення і редагування файлу, котрий містить описи фотокамер. Якщо растрові образи, по яких необхідно виконати збір даних, отримані шляхом сканування аеро- чи космічних знімків, то в цьому розділі необхідно ввести характеристики використовуваних камер. Для сканованих образів карт, планів і т.п. цей етап створення цифрової моделі пропускається.
Кожен пункт списку камер описує один тип камер зі своїми характеристиками. Ці характеристики включають в себе такі загальні параметри як вид проекції, фокусну віддаль, базис фотографування, інформацію про координатні мітки, дисторсію об"єктива та деяку додаткову інформацію для панорамної камери. Рекомендується відразу внести в список дані всіх камер, знімки з яких будуть використовуватись для створення цифрової моделі. Далі необхідно буде тільки вибирати опис потрібної камери і відразу переходити до наступного етапу.
Щоб увійти до розділу формування файлу опису фотокамер необхідно натиснути кнопку «Камера» на головній панелі інструментів, після чого з"являється вікно списку камер.
В лівій частині вікна розміщений список камер. Якщо в ньому є інформація про потрібну камеру, то достатньо її вибрати, помітивши її назву і виконавши команду «Камера/сделать активной» Ім"я вибраної камери буде зображуватись жирним шрифтом, а її дані будуть використані в процесі орієнтування. В протилежному випадку до списку необхідно додати потрібну камеру, виконавши команду «Камера/Добавить». Після активізації команди додається опис камери з параметрами по замовчуванню і програма переходить в режим редагування цього опису, де вводиться в список назва нової камери та заповнюються її паспортні характеристики у відповідних полях в правій частині вікна.
Формування опорних точок.
Цей розділ призначений для створення і керування списком опорних точок. Щоб увійти в розділ опорних точок необхідно натиснути кнопку «Опора» на головній панелі інструментів.
В результаті цього з"явиться вікно, в правій частині якого розміщені дві таблиці з ідентифікаторами опорних точок, між якими розміщені кнопки, призначені для керування таблицями.
Вони дозволяють добавляти точки в таблиці, видаляти, модифікувати їх тощо. В верхній таблиці відображаються опорні точки для поточної моделі. Вони завантажуються із файлу поточної моделі Models.iniі завжди зберігаються в цей файл при виході з програми формування опорних точок. В нижню таблицю можна завантажити опорні точки із текстового файлу, вибравши відповідний файлу формат даних в списку форматів. Обидві таблиці мають однакові можливості стосовно введення і редагування даних, а також можуть обмінюватись точками. Кнопки керування (Удалить, Добавить, Вставить, Редактировать, Обменять X и У) діють тільки на активну таблицю. В лівій частині вікна розміщена графічна схема розташування опорних точок, в якій відображаються точки зі своїми ідентифікаторами. Схема формується для активної таблиці опорних точок.
Щоб створити новий файл опорних точок треба виконати команду «Файл/Новый» та зберегти його в свою папку. Список опорних точок складається в активній таблиці. Для введення нового опису опорної точки виводиться вікно, в якому треба вказати ідентифікатор опорної точки та координати Х,Y,Z.
При введенні опорних точок необхідно враховувати наступне:
- Ідентифікатор точки не повинен містити більше 29 символів.
- Ідентифікатори не повинні повторюватись в межах одного файлу.
- Координати опорних точок вказуються в метрах з необхідною кількістю знаків після коми.
В таблиці координати відображаються заокругленими до двох знаків після коми. Якщо необхідно добавити нову опорну точку в кінець таблиці, треба натиснути кнопку «Добавить». У випадку, коли необхідно добавити опис опорної точки в середині таблиці треба помітити рядок, що знаходиться нижче потрібної позиції і натиснути кнопку «Вставить». Для редагування опису опорної точки треба помітити потрібний рядок і натиснути кнопку «Редактировать».
2.3.2. Орієнтування знімків.
Внутрішнє орієнтування
Розділ внутрішнього орієнтування растрового образу призначений для визначення параметрів перетворення реальної системи координат растрового образу в еталонну систему координат знімка. Для визначення цих параметрів використовуються координати міток із опису фотокамери та координати цих же міток, виміряні на образі.
Щоб зайти в розділ внутрішнього орієнтування треба натиснути кнопку «Модель» на головній панелі інструментів та вибрати пункт «Внутреннее ориентирование».
Після цього на екрані з"явиться вікно початкових установок, яке дозволяє вказати параметри для орієнтування.
Спочатку слід вказати, що саме буде орієнтуватись стереопара чи одиночний образ. Ця інформація задається в групі «Метод ореентирования».
Далі вказується ім"я одного або двох файлів растрових образів. Для вказання імен файлів існують два поля введення для лівого та правого знімків стереопари з відповідними кнопками справа від них. При орієнтуванні одиночного знімку його ім"я вказується в полі вводу лівого знімку.
Після цього слід переконатись, що для орієнтування вибраний правильний опис камери. Ім"я поточної камери, вибраної для створення цифрової моделі, вказано в випадаючому списку поля «Камера».
Далі треба вказати чи потрібно починати процес орієнтування спочатку, чи слід продовжити останній проведений процес.
Також у вікні початкових установок є можливість обрати ручний або автоматичний режими орієнтування.
Коли всі описані вище установки виконані, можна приступати власне до процесу орієнтування, натиснувши кнопку «Выполнить».
При переході з вікна початкових установок до процесу орієнтування з"являється вікно внутрішнього орієнтування, яке містить одну або дві панелі з растровими образами в залежності від обраного методу орієнтування. Якщо орієнтування починається спочатку, то після запуску вікна внутрішнього орієнтування програма вмикає режим керування і переміщує марку (марки) в зону першої координатної мітки. Тепер марку треба точно сумістити з координатною міткою і зареєструвати її положення шляхом натиснення лівої кнопки миші, клавіші Enter або одиночної ножної педалі.
При орієнтуванні стереопари порядок реєстрації кожної координатної мітки наступний. Спочатку необхідно навести марку на мітку на лівому образі, а потім, зафіксувавши лівий образ шляхом натиснення правої подвійної педалі або кнопки «CtrI» клавіатури, встановити марку на мітку правого образу. Далі реєструється це положення.
Після реєстрації положення першої координатної мітки програма перемістить марку в область наступної мітки. Порядок реєстрації аналогічний. При реєстрації чергової мітки, її результати заносяться в таблицю результатів орієнтування. Коли позиція останньої координатної мітки зареєстрована, програма вимикає режим керування і з"являється таблиця, яка містить кінцеві результати орієнтування. В цій таблиці відображаються порядкові номера міток, відхилення виміряних координат від вказаних в описі камери і масштабні коефіцієнти по осях координат. Причинами великих відхилень виміряних координат міток від вказаних в описі камери можуть бути наступні:
1) опис вибраної камери не відповідає растровому образу;
2) є помилки в координатах міток, вказаних в описі камери;
3) низька роздільна здатність растрового образу;
4) велика деформація растрового образу;
5) низька точність наведення марки на координатні мітки образу.
Вплив останньої причини можна зменшити шляхом повторного наведення марки на координатну мітку, на якій було зафіксоване найбільше відхилення. Для цього необхідно помітити відповідний рядок в таблиці результатів і натиснути кнопку «Повторно». Програма вимкне режим керування і дозволить змістити марку з раніше зареєстрованої позиції в інше місце.
Після виконання операції внутрішнього орієнтування необхідно натиснути кнопку «Отчет» і програма автоматично сформує звіт про результати виконання внутрішнього орієнтування, який прикладається у відповідному розділі курсової роботи.
При виконанні внутрішнього орієнтування, важливо знати його допуски (4-5 мкм) . Як видно з результатів, значення зрівноваження в межах допуску, тому можна формувати звіт.
Результативнутрішнього орієнтування знімків
Взаємне орієнтування
Розділ взаємного орієнтування стереопари знімків призначений для вирахування елементів взаємного орієнтування знімків. Щоб увійти до даного розділу необхідно натиснути кнопку «Модель» на головній панелі і вибрати меню «Взаимное ориентирование». Після цього на екрані з"явиться вікно початкових установок, яке дозволяє вказати наступні параметри для орієнтування.
Вказуємо імена двох файлів растрових образів в полях введення лівого і правого знімків стереопари;
Формуймо схему розташування точок. Схема визначає зони, в які програма послідовно буде переміщувати марки для реєстрації чергової точки. Можна вибрати одну із стандартних схем (із 6 чи 12 точок) або створити свою власну схему. Щоб створити власну схему розташування точок необхідно в групі «Схема» вікна початкових установок вибрати пункт «Произвольная». З"явиться вікно «Схема расположения точек для взаимного ориентирования». Темно-сіра область в цьому вікні імітує зону перекриття лівого і правого знімків, величина якої залежить відбазиса фотографування, вказаного в поточному описі фотокамери. Чим ближче вказаний базис до реального, тим точнішою буде відповідність між схемою та знімками.
Щоб створити нову точку, треба просто натиснути лівою кнопкою мишки в потрібній позиції в зоні перекриття. Точка відобразиться на схемі невеликим зеленим квадратом з номером точки всередині. Переміщувати точки на схемі можна перетягуванням за допомогою мишки. Для видалення точки необхідно натиснути на ній правою кнопкою мишки, щоб викликати контекстне меню. Вибравши в ньому пункт «Удалить»-точка буде видалена. Якщо необхідно виконувати операції по видаленню чи переміщенню відразу декількох точок, то їх треба помітити шляхом одноразового натиснення на кожній з них. При цьому колір точки зміниться на червоний. Якщо натиснути на поміченій точці, то помітка з неї знімається. Щоб помітити всі точки на схемі, треба використати команду «Пометить все» контекстного меню, щоб зняти помітку з усіх точок - команду «Снять пометку». Щоб почати створення схеми спочатку, натискаємо кнопку «Очистить все» в верхній частині вікна. Коли створення схеми закінчене, натискаємо на кнопку «Ок», щоб записати схему в файл цифрової моделі.
Коли всі початкові установки закінченні, можна приступати безпосередньо до процесу орієнтування, натиснувши кнопку «Выполнить».
При переході до процесу орієнтування з"являється вікно «Взаимное ориентирование», котре містить дві панелі з растровими образами. Якщо почали процес орієнтування спочатку, то програма включає режим керування і переводить марку лівого знімку в позицію першої точки, зазначеної на схемі.
Далі необхідно встановити марку лівого образу на чіткий контур (кут будівлі, поворот дороги тощо), зафіксувати положення лівого образу, утримуючи кнопку «Ctrl» або натиснувши праву подвійну педаль і перемістити марку правого знімку в ту точку, яка найбільш відповідає позиції марки на лівому знімку. Після реєстрації положення першої точки програма перемістить марку в область наступної точки схеми.
Якщо результати орієнтування незадовільні, можна повторити реєстрацію окремих точок. Для цього необхідно помітити потрібний рядок в таблиці і марка переміститься в позицію, що відповідає даному запису. Тепер можна повторити спостереження цієї точки, натиснувши кнопку «Повторить». Після реєстрації нового положення цієї точки розрахунок результатів буде проведений заново, а зміни будуть занесені в таблицю результатів.
Аналогічно до внутрішнього орієнтування формується звіт про результати виконання взаємного орієнтування.
При виконанні взаємного орієнтування, важливо знати його допуски (7 мкм). Як видно з результатів, значення зрівноваження в межах допуску, тому можна формувати звіт для взаємного орієнтування.
Результати взаємного орієнтування знімків
Зовнішнє орієнтування
Розділ зовнішнього орієнтування призначений для визначення елементів зовнішнього орієнтування цифрової моделі та геодезичної прив"язки до реальної системи координат. Для розрахунків програма використовує координати опорних точок, занесені в файл цифрової моделі і виміряні на растровому образі координати цих точок. При обробці аеро- чи космічних фотознімків використовуються також дані опису камери.
Щоб увійти до розділу зовнішнього орієнтування необхідно натиснути кнопку «Модель» на основній панелі і вибрати меню «Внешнее ориентирование». Після цього на екрані з"явиться вікно початкових установок, в якому необхідно визначити наступні вихідні дані і параметри орієнтування.
Вказати один із наступних видів знімання в групі:
«Вид сьемки»:
1. Аэрофото;
2. Космическая центральная;
3. Космическая панорамная;
4. Карта (скановані пани і карти);
5. Наземная сьемка;
6. Спутниковая сканерная;
7. Архитектурная.
Вказати, що буде орієнтуватись: стереомодель чи одиночний образ в групі «Метод ориентирования».
Вказати ім"я одного чи двох файлів растрових образів у відповідних полях для введення лівого і правого знімків стереопари у верхній частині вікна.
Вказати чи потрібно починати процес орієнтування спочатку чи слід продовжити останній проведений процес в групі «Операция».
За допомогою кнопки «Добавить опорную точку» можна добавити опорні точки для орієнтування моделі. За одне натиснення кнопки можна добавити одну точку.
Коли всі описані установки виконані, можна приступати власне до процесу орієнтування, натиснувши на кнопку «Выполнить».
При переході до процесу орієнтування з"являється вікно «Внешнее ориентирование», котре містить одну або дві панелі з растровими образами в залежності від обраного методу орієнтування. В цьому вікні потрібно зареєструвати положення опорних точок. Програма не має інформації про положення перших двох опорних точок на знімках, тому марка буде переміщена в центр лівого образу.
Для орієнтування стереопари необхідно використовувати стереоскоп для стереоскопічного спостереження моделі місцевості. За допомогою мишки чи штурвалів встановлюємо марку на першій опорній точці на лівому образі, потім, обертанням ножного штурвалу усуваємо поздовжній паралакс на опорній точці. Після цього реєструємо координати точки.
Для другої опорної точки програма знову перемістить марку в центр лівого образу. Для неї треба повторити процес, описаний для першої точки.
Для наступних точок програма автоматично переміщує марку в область чергової опорної точки. Порядок їх реєстрації такий же як і для перших двох. Всі точки необхідно реєструвати в тому порядку, в якому вони описані в списку опорних точок. Після реєстрації останньої точки програма вимкне режим керування і в таблиці результатів з"являться кінцеві результати орієнтування
Як і підчас взаємного орієнтування є можливість повторної реєстрації окремих точок, яка відбувається в тому ж порядку що і при взаємному орієнтуванні.
В нижній частині вікна взаємного орієнтування знаходиться таблиця результатів, котра складається із наступних колонок:
1) Ідентифікатор зареєстрованої точки;
2) Відхилення виміряної координати X від вказаної в описі;
3) Відхилення виміряної координати У від вказаної в описі;
4) Відхилення виміряної координати Z від вказаної в описі;
В останньому рядку таблиці вказуються середні квадратичні відхилення виміряних координат опорних точок від вказаних в описі.
При виконанні зовнішнього орієнтування, важливо знати його допуски (0,4 м). Як видно з результатів зрівноваження, їх значення знаходяться в межах допуску, тому можна формувати звіт про результати виконання зовнішнього орієнтування.
Результати зовнішнього орієнтування знімків
2.3.3Побудова ЦМР та представлення рельєфу шляхом інтерполяції горизонталей
Існує декілька способів побудови ЦМР з використанням ПТК «Дельта 32», які залежать від наявних вихідних даних та математичної моделі побудови.
Для виконання курсової роботи рекомендується спосіб побудови ЦМР, для реалізації якого необхідно виконати наступні дії:
1. В стереорежимі виконується збір характерних точок місцевості. Можна доповнити збір лініями хребтів, сідловин, тальвегів і т.д.
2. Далі необхідно помітити зібрані об"єкти і побудувати по ним сітку висот.
3. Побудувати горизонталі на основі отриманої ЦМР або тріангуляційної мережі TIN.
Розглянемо детально порядок створення ЦМР та побудови горизонталей.
Побудова ЦМР виконується в розділі «Сбор». Щоб увійти в даний розділ необхідно натиснути відповідну кнопку на головній панелі інструментів.
З"явиться робоче вікно програми Digitals. Створюємо новий проект, називаємо його і відкриваємо зорієнтовані растрові образи, використовуючи команду «Растр/Открыть левый /Открыть правый». З"являться два вікна з растровими образами. Натискаємо кнопку «Сбор» на панелі інструментів, вибираємо активний шар «Відмітка висоти».
Далі переходимо в режим стереозбору, натиснувши кнопку «Capture» і виконуємо збір характерних точок місцевості. Помічаємо зібрані об"єкти за допомогою команди «Правка/Пометить все». Далі натискаємо закладку ЦМР і вибираємо пункт «Создать ЦМР». В результаті з"явиться вікно, в якому необхідно задати крок ЦМР (задається в метрах на місцевості).
Після цього програма автоматично побудує ЦМР у вигляді сітки хрестів із заданим кроком і помістить її на шарі «Цифрова модель рельєфу». Далі помічаємо відмітки висоти і цифрову модель рельєфу та інтерполюємо горизонталі, виконавши операцію «ЦМР/Интерполировать горизонтали». Висота перерізу рельєфу вказується у відповідному вікні і може становити від 0,5м до 2м в залежності від характеру рельєфу.
2.3.4 Виконання ортофототрансформування
Ортофототрансформування являє собою перерахунок растрового зображення знімка в планову проекцію. Для такого перерахунку необхідно мати цифрову модель рельєфу, яка може бути представлена у вигляді регулярної сітки, горизонталей, набору нерегулярних пікетів, контурів тощо.
Ортофотоплан створюється в геодезичній розграфці із заданим масштабом і дозвільною здатністю.
1.
На першому етапі створюється чистий растровий файл, що має
геодезичну прив"язку.
2.
Потім формуються межі растрових фрагментів,
використовуючи стандартні засоби збору.
3.
Далі виконується трансформування (перенесення) растрових
фрагментів з вихідних знімків у створений ортофотоплан.
Існують два варіанти створення меж растрових фрагментів:
1.
Ручний режим (Покрокове створення ортофото).
Фрагменти трансформування збираються вручну в моно- або стерео режимі,
проводячи їх вздовж доріг, вулиць, річок, струмків для маскування стиків
фрагментів.
2. Автоматичний (Пакетний режим)
Якщо виконувалася тріангуляція, то можливе створення ортофото в пакетному режимі, використовуючи межі знімків із вставленого блоку.
Оскільки завданням курсової роботи виконання тріангуляції не передбачається то розглянемо тільки покрокове створення ортофото.
Спочатку необхідно задати масштаб і рамку майбутнього ортофотоплану, використовуючи команду «Карта/Свойства». З"явиться вікно «Свойства карты».
В даному вікні необхідно вказати масштаб створюваного ортофотоплану (1:2000), розміри рамки та координати її лівого нижнього кута. Розміри рамки приймаються стандартними для розграфки планшета масштабу 1:2000 (500 х 500 мм).
Далі треба
створити чистий ортофотоплан на всю область мозаїки «Орто/Создать».
З"явиться вікно, здатність створюваного ортофотоплану. Після введення цих
характеристик натискаємо кнопку «Ок». В
результаті в іншому вікні відкриється чистий ортофотоплан. Перехід від
вихідного вікна
із знімком до вікна ортофотоплану здійснюється за допомогою
закладок з іменами файлів. Надалі створений файл буде
заповнюватись трансформованими фрагментами ортофотозображень. Для цього
у вихідному вікні в стерео- або монорежимі необхідно зібрати та помітити
полігони та виконати їх трансформування, використовуючи команду
«Орто/Трансформировать». Зазвичай полігони збираються по дорогах, каналах, річках тощо з метою маскування стиків. Збір та трансформування полігонів виконується до повного заповнення створеного ортофотоплану.
Якщо створений ортофотоплан повністю знаходиться в межах одного знімка, то достатньо помітити рамку і активізувати команду трансформування. В результаті весь ортофотоплан буде заповнений трансформованим зображенням.
2.3.5Оформлення ортофотоплану
Для виготовлення на основі отриманого ортофотозображення цифрового ортофотоплану необхідно нанести на нього рамку листа карти, координатну сітку, виконати позарамкове оформлення. Крім цього на растрове ортофотозображення наноситься векторна цифрова інформація (горизонталі, відмітки висот, опорні геодезичні пункти, умовні знаки).
Оформлення ортофотоплану виконується в наступній послідовності:
1. Нанесення координатної сітки та позарамкове оформлення.
Вибираємо закладку «Вставка/Номенклатурная рамка». З являється вікно «Создать рамку», в якому необхідно вибрати тип рамки (трапеція чи прямокутна), масштаб, координати нижнього лівого кута та розміри рамки. Ці параметри задаються такими в якому вказується назва файла, тип зображення та довільна самими як і при створенні рамки чистого ортофотоплану. Натискаємо кнопку «Создать» і програма побудує рамку планшета з позарамковим оформленням відповідно до заданих параметрів. Далі редагуємо існуючі підписи. Для цього необхідно їх помітити, натиснути праву кнопку мишки і вибрати пункт «Редактировать». В результаті відкриється вікно панелі «Инфо», в якому можна редагувати існуючі підписи та створювати нові. Щоб побудувати координатну сітку треба вибрати закладку «Вставка/Сетка». В результаті з"являється вікно, в якому вказується назва шару, на який буде поміщена сітка, крок сітки та координати нижнього лівого кута. Крім того є можливість обрати спосіб представлення сітки (суцільну або перехрестями).
Якщо в стандартному наборі відсутній шар «Километровая сетка», то треба його створити. Для цього заходимо в менеджер шарів (кнопка Щ ). Натискаємо праву кнопку мишки і вибираємо пункт «Добавить» та вказуємо назву новоствореного шару.
2. Оформлення елементів рельєфу на ортофотоплані.
Основними елементами рельєфу на ортофотоплані є відмітки висот, горизонталі, обриви, яри та інше. Відмітки висот були зібрані під час побудови ЦМР. Тепер необхідно підписати їх висоти відповідно до умовних знаків. Для цього треба помітити всі відмітки (помітити одну/ «Правка/Пометить весь слой») і натиснути кнопку на панелі інструментів. Відкриється вікно «Менеджер подписей».
В даному вікні обирається шаблон та вказується розташування підпису по відношенню до об"єкта. Атрибути шрифтів вибираються в менеджері параметрів.
Під час автоматичного інтерполювання програма будує горизонталі без підписів і поміщає їх на один шар (Default layer). Отже потрібно виділити серед горизонталей головні та потовщені і перенести їх на відповідні шари. Горизонталі потовщуються в залежності від висоти перерізу рельєфу:
- кожна четверта при висоті перерізу 0,5 м;
- кожна п"ята при висоті перерізу 1 м та 2 м.
Потовщені горизонталі підписуються. Порядок виконання підписів аналогічний до підписів відміток висот. Відмінністю є вибір іншого шаблону і те, що підписи виконуються окремо для кожної потовщеної горизонталі.
Щоб обрізати горизонталі треба помітити вузол, в якому починається обрізка, натиснути праву кнопку миші і вибрати команду «Разделить обьект». Потім помітити зайву ділянку горизонталі і знищити її.
Крім вищеназваних об"єктів на ортофотопланах показують пункти опорної геодезичної мережі.
ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ І РЕКОМЕНДАЦІЇ
Дана курсова робота складається з 2-ох об’ємних розділів. Перший це побудова перспективних зображень та визначення геометричних властивостей аерофотознімків, а другий це створення ортофотоплану місцевості.
Перший розділ включав у себе ряд робіт таких, як побудова зображення вертикальної прямої, побудова зображення куба довільно розташованого в предметній площині, визначення геометричних характеристик аерознімка, визначення масштабу знімка, які були успішно виконані на основі виданих вихідних даних.
В результаті проведеної роботи для створення 2-го розділу курсової роботи було виконано цифрову модель рельєфу та виготовлено ортофотоплан на основі матеріалів аерознімання з використанням програмно – технічного комплексу «Дельта 32».
На першому етапі ми сформували файл опису знімальної камери, в якому зазначили такі загальні параметри як вид проекції, фокусну віддаль, базис фотографування, інформацію про координатні мітки.
Наступним кроком було формування файлу опорних точок, який призначений для створення і керування списком опорних точок. Правильність введення координат опорних точок ми могли проконтролювати за допомогою схеми розташування цих точок, яка знаходиться у лівій частині робочого вікна.
Розділ внутрішнього орієнтування растрового образу призначений для визначення параметрів перетворення реальної системи координат растрового образу в еталонну систему координат знімка. Для визначення цих параметрів використовуються координати міток із опису фотокамери та координати цих же міток, виміряні на образі. Сформований звіт показав, що відхилення виміряних координат міток від вказаних в описі камери знаходиться в межах допуску.
Розділ взаємного орієнтування стереопари знімків призначений для вирахування елементів взаємного орієнтування знімків. Аналогічно до внутрішнього орієнтування формується звіт про результати виконання взаємного орієнтування.
Розділ зовнішнього орієнтування призначений для визначення елементів зовнішнього орієнтування цифрової моделі та геодезичної прив"язки до реальної системи координат. Для розрахунків програма використовує координати опорних точок, занесені в файл цифрової моделі і виміряні на растровому образі координати цих точок. Сформований на основі зовнішнього орієнтування звіт показав, що СКО в межах допуску, як і у попередніх звітах.
Під час виконання курсової роботи для побудови ЦМР ми виконали наступні дії:
· в стереорежимі виконали збір характерних точок місцевості;
· помітили зібрані об"єкти і побудували по ним сітку висот;
· побудували горизонталі на основі отриманої ЦМР.
Суцільні горизонталі провели через 2 м.
Ортофототрансформування здійснювали покроково, задаючи параметри трансформування (масштаб плану, розміри рамки).
Для виготовлення на основі отриманого ортофотозображення цифрового ортофотоплану ми нанесли на нього рамку листа карти, координатну сітку, виконали позарамкове оформлення яке включало в себе редагування підписів, горизонталей, номенклатурної рамки та висотних точок.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Дорожинський О.Л. «Основи фотограмметрії» 2003р.
2. Методичні вказівки до виконання курсової роботи « Створення ортофотоплану місцевості на основі матеріалів аерофотознімання з використанням програмно-технічного комплексу «Дельта 32»» - 076-107.
3. Інтернет сторінки.
4. Конспект лекцій з фотограмметрії.
5. Багратуни Г.В., Ганьшин В.Н., Данилевич Б.Б., Закатов П.С., Киселев М.И., Лукьянов В.Ф., Хейфец Б.С. Инженерная геодезия: Учебник для вузов, 3 изд., перераб. И доп. М., Недра, 1984.
6. Клюшин Е.Б., Кисилев М.И., Михелев Д.Ш., Фельдман В.Д. Инженерная геодезия: Учебник для вузов. Под ред. Михелева Д.Ш. – 4-е изд., испр. – М.: Издательский центр «Академия», 2004.
(zip - application/zip)
Статистика файлового архива
