Точность фототриангуляционных сетей

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 16Следующая ⇒

Отступления реальных изображений снимков от центральной проекции, погрешности нанесения точек на снимки и их измерений, несовершенство вычислительной обработки (например, плохая обусловленность систем уравнений) и др. неизбежно ведут к возникновению ошибок случайного и систематического характера. Однако основными сегодня остаются ошибки отождествления точек и их измерения, в той или иной степени деформирующие все компоненты фотограмметрических построений – элементы взаимного ориентирования, фотограмметрическую модель, и, как следствие, фототриангуляционную сеть. Общие закономерности накопления этих ошибок, установленные профессором Г. В. Романовским еще в 1945 г., справедливы и для применяемых ныне аналитических и цифровых технологий построения фотограмметрических сетей

Для установления характера влияния случайных (независимых) ошибок в маршрутной сети, состоящей из n звеньев, допустим, что при построении первого из них возникает случайная ошибка d₁, которая скажется на масштабном коэффициенте (10.10), изменит величину второго и всех последующих базисов фотографирования, т. е. сохранится во всех последующих звеньях сети. Такая же ошибка появится во втором звене (d₂), третьем (d₃) и т. д., причем каждая из них сохранится во всех последующих. Таким образом, ошибки будут накапливаться в таком порядке:

Порядковый номер звена				…	n
Ошибка звена	d₁	d₁+d₂	d₁+d₂+d₃	…	d₁+d₂+d₃+…+d_n
Суммарная ошибка	d₁	2d₁+d₂	3d₁+2d₂+d₃	…	nd₁+(n-1)d₂+(n-2)d₃+…+d_n

Примем ошибки всех звеньев одинаковыми (d₁=d₂=…=d_n=d) и найдем среднюю квадратическую ошибку положения точки последнего звена фототриангуляции в соответствии с правилами теории ошибок измерений:

(10.20)

Накопление случайных ошибок в рассмотренном порядке происходит по всем трем координатным осям.

Характер накопления ошибок dв соответствии с полученной формулой отражает кривая на рис. 10.7, где отрезок mm¢ соответствует ошибке в положении конечной точки, а lk¢ – средней точке сети.

После внешнего ориентирования сети по опорным точкам на ее концах точки m и m¢ (рис. 10.7) совместятся, кривая ok¢ m займет положение ol¢ m¢ , а положение средней точки сети получит поправку, равную половине ошибки конечной точки. Поэтому для определения ожидаемых ошибок в середине ряда фототриангуляции в формуле (10.20) заменим n на n/2, результат разделим пополам и заменим dошибками (8.40), возникающими при построении одиночной модели:

, (10.21)

где m_D, m_Z – ошибки построения сети в плане и по высоте; m – знаменатель масштаба аэрофотосъемки; m_q – средняя квадратическая ошибка измерения поперечного параллакса; f – фокусное расстояние съемочной камеры; b – базис фотографирования на снимке.

При n=10, m_q=0, 01 мм, f=b=70 мм получим, что m_X=m_Z=0, 08 мм, m_d=0, 11 мм и m_Y=0, 05 мм в масштабе снимка.

Более строгие формулы оценки точности фототриангуляционных построений учитывают метод построения сети, число и схему размещения опорных точек, число точек на стереопаре при взаимном ориентировании и т. д. То же относится и к блочной фототриангуляции, точность которой в 1, 5–2 раза выше точности маршрутной фототриангуляции.

Рассмотренный механизм накопления ошибок характерен как для аналитических, так и аналоговых сетей, построенных методом продолжений. Основой этого метода является последовательное подориентирование каждого последующего звена к предыдущему. Наиболее ясно и естественно этот метод реализован в способе полузависимых моделей, хотя та же идея в менее явном виде реализована и в способе независимых моделей.

Принципиально иной метод реализован в способах уравнивания связок проектирующих лучей, где накопление ошибок происходит по иным законам, что и приводит к повышению точности блочных построений в 1, 5 и 2 раза в сравнении с маршрутными сетями.

Накопление систематических ошибок в сетях фототриангуляции происходит по тем же законам, что и при построении одиночной модели (§ 61). Искажения, возникающие при построении пространственных фототриангуляционных сетей, описываются полиномами того или иного типа и устраняются по опорным точкам, размещенных парами в начале, середине и в конце секций расчетной длины. Технология их использования следующая: вначале выполняется внешнее ориентирование сети по всем точкам, а затем устраняется систематическая деформация по остаточным невязкам на этих точках.

Эффективность применения полиномов определяется возможностями учета искажений изображения при внутреннем ориентировании. С появлением средств цифровой обработки таких изображений, повышением точности определения координат точек и учетом различного рода искажений применение полиномов потеряло смысл.

Требования к густоте опорных точек

Требования к числу и размещению опорных точекопределяются способом построения пространственных сетей фототриангуляции, рассмотренными выше закономерностями накопления ошибок в этих сетях, параметрами аэрофотосъемки и условиями местности.

Опорной точкой (опознаком) называют любую контурную точку, опознанную на аэроснимке и местности, координаты которой определены по результатам геодезических измерений. В качестве таких точек используются углы изгородей, низких строений, перекрестков дорог, промоин, резких изгибов тропинок, канав, отдельные кусты и другие точки, которые можно бесспорно опознать и наколоть на аэроснимке с ошибкой не более 0, 1 мм.

Процесс опознавания опорных точек и определения их координат геодезическими методами называется привязкой аэроснимков. При этом опорные точки могут быть определены только в плане, только по высоте или в плане и по высоте. В первом случае привязку называют плановой, во втором – высотной, а в третьем – планово-высотной.

Плановые координаты опорных точек определяют геодезическими методами – прямыми, обратными и комбинированными засечками или проложением теодолитных ходов, либо по результатам GPS-измерений. Высоты опорных пунктов определяют проложением, в зависимости от требуемой точности, ходов геометрического или тригонометрического нивелирования.

Опорные точки располагают в углах рабочей площади снимка, в зоне тройного продольного и поперечного перекрытий снимков, не ближе 1 см к их краям. Собственная высота контурной точки, выбираемой в качестве опорной, не должна приводить к линейному смещению, превышающему 0, 1 мм. На местности эти точки должны быть доступны для геодезического определения.

Опорные точки могут обеспечивать либо каждый снимок, либо некоторое их количество. В первом случае речь идет о сплошной привязке, используемой для фотограмметрической обработки отдельных снимков или стереопар, а во втором – о разреженной. Сеть опорных точек, полученных при разреженной привязке, в дальнейшем сгущают путем построения сетей пространственной фототриангуляции с тем, чтобы в итоге обеспечить геодезическими данным каждый снимок или каждую стереопару.

Так, при создании топографических карт плоскоравнинных, равнинно-пересеченных и всхолмленных районов, в соответствии с требованиями действующих инструкций, планово-высотные опознаки располагают поперек аэросъемочных маршрутов таким образом, чтобы на каждом маршруте было по одному опознаку каждого ряда (рис. 10.8). Высотные опознаки размещают по такой же схеме, но в два раза гуще, чем планово-высотные. Для обеспечения сводок со смежными объектами по границам обработки плановые и высотные опознаки размещают в два раза гуще, чем рекомендовано действующими инструкциями.

Если параметры аэрофотосъемки или точность фотограмметрической обработки отличаются от рекомендуемых инструкциями, то расчет плотности опорных точек выполняют по формулам (10.21), исходя из конкретных значений этих параметров, точности фотограмметрического сгущения (m_D, m_Z) и следующих соображений.

Действующие инструкции по топографическим съемкам устанавливают, что средняя ошибка в положении четкой контурной точки равна 0, 5 мм в масштабе карты (средняя квадратическая ошибка 0, 6 мм). Ожидаемая средняя квадратическая ошибка планового сгущения должна быть в 2 раза меньше, т. е. m_D£ 0, 3 мм. Подставив эту величину, коэффициент увеличения m/M и ошибку измерения m_q в формулу (10.21) легко определить число базисов фотографирования n между плановыми опорными точками.

При m=20 000, M=10 000, m_q=0, 02 мм найдем, что n=8.

Густоту высотных точек подсчитывают исходя из установленной нормативными документами средней ошибки определения высот точек по топографической карте, равной 1/3 сечения рельефа. Исходя из этого легко найти среднюю квадратическую ошибку сгущения m_Z высот и расчетную густоту высотных опорных точек по формуле (10.21).

Так, при сечении рельефа через 2, 5 м средняя квадратическая ошибка сгущения высот m_Z£ 0, 52 м (0, 5´ 2, 5/3´ 1, 25). При m=20000, M=10000, f=b=100 мм, и m_q=0, 02 мм по формуле (10.21) получим, что высотные опорные точки следует размещать через 2-3 базиса фотографирования.

В настоящее время геодезическое определение координат и высот опорных точек выполняют преимущественно на основе GPS-измерений, и их объем перестал быть определяющим. Поэтому опорные точки размещают в 2–4 раза гуще расчетного, что в итоге приводит к тому, что точность фотограмметрического сгущения оказывается сопоставимой с точностью полевых геодезических работ.

Практически каждое предприятие, выполняющее фотограмметрическую обработку материалов аэрофотосъемки, располагает типовыми схемами размещения опорных точек, разработанными применительно к принятой технологии выполнения работ, наличию оборудования, физико-географическим условиям территории и т. д.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒