Классификация методов фототриангуляции

Методы построения фототриангуляционных сетей могут быть классифицированы по нескольким основаниям.

В зависимости от назначения различают два вида фототриангуляции: заполняющая и каркасная. Заполняющаяфототриангуляция строится по снимкам площадной аэрофотосъемки, а каждый маршрут обеспечивается опорными точками. Каркаснаяфототриангуляция строится по снимкам каркасных маршрутов, представляющих собой одиночные маршруты по краям основных, с целью обеспечения опорными точками снимков площадной аэрофотосъемки и заполняющей фототриангуляции.

В зависимости от количества маршрутов, используемых для построения фототриангуляционной сети, различают фототриангуляцию маршрутную и блочную.

Маршрутнаяфототриангуляция строится по снимкам одного маршрута, обеспеченного опорными точками для его внешнего (геодезического) ориентирования.

Блочнаяфототриангуляция строится одновременно по двум и более маршрутам, поэтому необходимое число опорных точек для внешнего ориентирования такой сети значительно меньше, чем при построении отдельных маршрутов.

В зависимости от получаемых результатов сгущения различают фототриангуляциюплановую, задачей которой является получение только плановых координат точек X и Y, и пространственную, позволяющую получить не только плановые координаты, но и высоты точек. Способы построения плановойфототриангуляции в настоящее время потеряли актуальность и практически не используются.

В зависимости от применяемых технических средств, различают фототриангуляцию аналоговую и аналитическую.

Аналоговая фототриангуляция основана на использовании универсальных стереофотограмметрических приборов, позволяющих создавать не только одиночные модели, но общую модель маршрута. Возможности учета систематических ошибок в аналоговой фототриангуляции по понятным причинам ограничены.

Аналитическая фототриангуляция основана на использовании строгих математических зависимостей между точками аэроснимка и местности. Построению аналитической фототриангуляции предшествует измерение координат и параллаксов точек снимков на высокоточных стереокомпараторах, а использование ЭВМ для их обработки открывает возможности учета всех искажений точек, выражающихся математическими зависимостями, и применения строгих методов уравнивания результатов измерений методом наименьших квадратов.

Методы аналитической фототриангуляции можно разделить на группы в зависимости от математической формулировки задачи построения фототриангуляционной сети:

способы полузависимых моделей, предполагающие построение маршрутной сети в единой системе координат и ее последующее ориентирование по опорным точкам;

способы независимых моделей, предполагающие построение отдельных моделей в локальных системах координат, последующее их объединение и ориентирование по опорным точкам;

способы построения блока из отдельных маршрутов, основанные на построении маршрутов способами полузависимых моделей, объединении их в блок по связующим точкам и последующем ориентировании всего блока по опорным точкам;

способы уравнивания связок проектирующих лучей, основанные на построении маршрутной или блочной сети непосредственно в системе координат местности с использованием условия коллинеарности соответствующих векторов.

С точки зрения точности и производительности фотограмметрического сгущения наиболее эффективными являются способы аналитической пространственной фототриангуляции, особенно при уравнивании связок проектирующих лучей и использовании бортовых измерений.

Способ независимых моделей

Сущность способа заключается в том, что каждая фотограмметрическая модель (звено) строится в локальной координатной системе (чаще всего – в базисной, начало которой совмещено с левым центром, ось абсцисс – с базисом фотографирования, а ось аппликат размещена в главной базисной плоскости левого снимка). Таким образом, одно звено строится в системе S_i-₁X¢ Y¢ Z¢ , другое – в системе S_iX² Y² Z² и
т. д. (рис. 10.5), и эти системы различаются масштабом, положением начала и ориентированием координатных осей.

После внутреннего ориентирования снимков выполняют обработку каждого звена в порядке:

· взаимное ориентирование снимков;

· трансформирование координат точек на плоскость SXY базисной системы по формулам (3.18); направляющие косинусы находят по формулам (3.7) с заменой углов a=a¢ ₁. w=0. c=c¢ ₁ для левого снимка и a=a¢ ₂. w=w¢ ₂.c=c¢ ₂для правого;

· определение фотограмметрических координат точек по формулам (8.24) идеального случая съемки (так как в базисных системах координат плоскости снимков параллельны базису фотографирования).

После построения всех звеньев маршрута (блока) в локальных системах координат выполняют их преобразование в систему координат местности одним из расмотренных ниже способов

Первый способ предусматривает построение сети в свободной системе координат путем объединения всех звеньев, после чего выполняется внешнее ориентирование сети по опорным точкам.

С этой целью координаты точек каждого звена преобразуют в систему координат центрального звена 2.3 (рис. 10.6): сначала звеньев 1.3, 2.2, 2.4, 3.3, затем – звеньев 1.2, 1.4, 3.2, 3.4 и т.д. Элементы ориентирования каждой модели относительно центральной находят в рассмотренном в § 60 порядке по связующим точкам в зоне тройного продольного перекрытия 1 и 1¢, 2 и 2¢, 3 и 3¢ и общему центру S_i (рис. 10.5), и по точкам C, 1, A, 3 в зоне поперечного перекрытия. При этом учитывают, что координатные системы всех моделей – правые (фотограмметрические). В результате этих преобразований будет построена единая модель маршрута (блока) в свободной системе координат. После этого выполняют внешнее ориентирование всей сети (маршрута или блока) по опорным точкам (§ 70).

Следует иметь в виду, что подориентирования звеньев в направлении маршрута выполняется с более высокой точностью, чем в поперечном направлении, что объясняется включением в число общих точек не только связующих 1, 2, 3 (рис. 10.5), но и центра фотографирования S_i. При объединении моделей 1.1, 2.1 и 3.1 (рис. 10.6) такая возможность отсутствует. Их связь выполняется по точкам, размещенным в относительно малом поперечном перекрытии маршрутов, и взаимный поперечный наклон маршрутов определяется менее надежно. Это явление в фотограмметрии называют шарнирным эффектом, для исключения которого либо увеличивают поперечное перекрытие до 60 %, либо выполняют совместную обработку заполняющих и каркасных маршрутов.

Второй способ обработки независимых моделей основан на определении элементов внешнего ориентирования каждого звена относительно системы координат местности, минуя объединение их в свободную сеть. Формируемая при этом система уравнений включает по 7 неизвестных для каждого звена: для сети из m маршрутов по n звеньев возникает система, содержащая 7mn уравнений. Для их определения составляют две группы уравнений, вытекающих из различных математических условий.

Первая группа уравнений составляется для опорных точек и соответствует условию равенства их координат, найденных по результатам геодезических измерений и путем преобразования фотограмметрических координат звена i по формулам (8.33):

, (10.13)

где верхний индекс группы элементов обозначает принадлежность их звену с номером i. Это соответствует условию

. (10.14)

Аналогичные уравнения можно составить для центров фотографирования, координаты которых определены в полете.

Вторая группа уравнений составляется для связующих точек смежных звеньев и соответствует условию равенства их координат, перевычисленных в систему местности путем преобразования фотограмметрических координат связующих точек звеньев i и j по формулам (8.33) с учетом направления координатных осей (все системы фотограмметрические) и элементов внешнего ориентирования соответствующих моделей:

(10.15)

(верхний индекс группы элементов по-прежнему обозначает принадлежность их звеньям с номерами i и j). Это условие в общем виде представляется следующим образом:

. (10.16)

Для отыскания неизвестных элементов внешнего ориентирования необходимо функции (10.13) - (10.16) привести к линейному виду путем разложения их в ряд Тейлора с удержанием членов первого порядка малости и, полагая известными приближенные значения элементов внешнего ориентирования всех моделей, записать уравнения поправок, вытекающие из этих условий.

Уравнения, вытекающие из условий (10.14) содержат поправки к приближенным значениям элементов внешнего ориентирования модели i, в которой расположена соответствующая опорная точка. Уравнения поправок, вытекающие из условий (10.16), содержат поправки к приближенным значениям элементов внешнего ориентирования двух моделей i и j, в которых расположена соответствующая связующая точка.

Полученная система уравнений решается методом наименьших квадратов, под условием [vvp]=min, причем вес точки, по которой составляется уравнение, связывается с надежностью ее опознавания на снимке и точностью определения координат в системе местности. Неизвестные находят методом последовательных приближений, пока поправки к неизвестным или свободные члены уравнений, вытекающих из условий (10.14) или (10.16), не окажутся меньше заданного допуска. Точность внешнего ориентирования характеризуется величинами остаточных невязок на опорных точках и характером их распределения.

Пусть блок из m маршрутов по n моделей в каждом опирается на k опорных точек, в каждой модели имеется по шесть стандартно расположенных точек, а каждая из этих точек является связующей с предыдущей, последующей моделью или смежным маршрутом. В таком блоке возникает 16mn–6(n+2m)+3k уравнений и 7mn неизвестных. При уравнивании блока из трех маршрутов по 10 снимков в каждом, опирающемся на 12 опорных точек (m=3, n=10, k=12) возникает 420 уравнений с 210 неизвестными.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒