Фотограмметрическая обработка снимков на аналитических приборах

1.Понятие об универсальных приборах. Аналоговые фотограмметрические приборы

Универсальными называют стереофотограмметрические приборы, предназначенные для построения геометрической модели по снимкам местности и измерения пространственного положения любой точки этой модели для целей фотограмметрического сгущения полевого обоснования, съемки контуров и рельефа, создания и обновления топографических и специальных карт, получения ортофотоснимков и др.

При построении геометрической модели местности по каждому снимку пары восстанавливается направление проектирующего луча, проходящего через изображение точки на снимке, центр проекции и точку модели.

Современные стереофотограмметрические приборы в зависимости от способа установления связи между этими тремя точками делятся на аналитические и аналоговые.

Аналитические приборы представляют собой сочетание высокоточного стереокомпаратора с электронной вычислительной машиной. Измеренные на стереокомпараторе координаты точек поступают в ЭВМ в качестве исходных данных для выполнения той или иной математической операции, а результаты фотограмметрической обработки представляются в виде списка координат и высот точек, ортофотоснимка или полученного на координатографе плана обрабатываемой территории. К числу таких приборов относится «Матра» (Франция), Стереоанаграф (Россия – Украина), Aviolyt (Швейцария) и др.

Аналоговые приборы основаны на достижениях оптики и точной механики. В основе их конструкции лежат принципы построения геометрической засечки соответственных лучей оптическими, механическими или оптико-механическими средствами.

Оптические универсальные приборы имеют две и более проектирующие камеры, с помощью которых восстанавливаются связки проектирующих лучей. Геометрическая модель создается в результате пересечения соответственных лучей в пространстве модели. Группу оптических приборов представляют мультиплексы, двойные проекторы и др.

Механические универсальные приборы имеют только две проектирующие камеры. В них оптические лучи заменены двумя механическими стержнями или линейками, вращающимися вокруг карданных центров. Рассматриваемую группу приборов представляют стереопроектор Романовского, стереограф Дробышева, стереометрограф, топокарт (Германия) и др.

Оптико-механические универсальные приборы имеют также две камеры. В них связка проектирующих лучей строится оптическими средствами, а геометрическая модель – при помощи двух стержней. Эту группу приборов представляет стереопланиграф (Германия) и некоторые другие приборы.

Пространственная фотограмметрическая засечка в аналоговых универсальных приборах строится с использованием двух конструктивных схем: «треугольник» и «треугольник плюс параллелограмм» (рис. 9.1).

Конструктивная схема «треугольник» применяется в оптических приборах и предполагает размещение центров проектирования в точках S₁иS₂(рис. 9.1). Точка модели A получается в пересечении соответственных лучей a₁S₁A и a₂S₂A.

Конструктивная схема «треугольник плюс параллелограмм» применяется в приборах механического и оптико-механического типа и предполагает смещение правой связки проектирующих лучей параллельно самой себе в положение S¢ ₂. Засечка включает две фигуры: треугольник S₁S₂A и параллелограмм S₂S¢ ₂A¢ A. Направление и величина смещения правого центра проектирования S₂S¢ ₂ являются для конкретной конструкции прибора постоянными. При использовании такой схемы непосредственного пересечения проектирующих лучей не требуется, что и позволяет заменить их металлическими стержнями.

Элементами конструкции аналоговых универсальных стереофотограмметрических приборов являются ряд систем того или иного назначения.

Измерительная система стереоприбора предназначена для определения пространственных координат точек модели. Она включает направляющие, которые определяют пространственную систему координат, и каретки, перемещающиеся вдоль направляющих.

Проектирующая система предназначена для построения фотограмметрической модели путем восстановления связок проектирующих лучей (в оптических приборах) или соответственных проектирующих лучей (в механических и оптико-механических приборах) и осуществления по ним пространственной засечки.

Трансформирующая система предназначена для учета искажений положения точек, вызванных влиянием углов наклона снимков.

Наблюдательная система предназначена для стереоскопического наблюдения пары снимков, наведения на точки измерительной марки (§ 50), а также решения некоторых других задач – освещения снимков, звуковой сигнализации и т. п.

Для измерения модели местности в аналитических и аналоговых приборах оптико-механического и механического типа используют способ мнимой марки; в оптических универсальных приборах иногда применяют способ действительной марки.

Дополнительные устройства и приспособления, входящие в состав некоторых универсальных приборов, обеспечивают регистрацию результатов измерений, графическое отображение элементов создаваемой карты или плана на основе (координатографы или графопостроители), изготовление ортофотоснимков и др.

В зависимости от инструментальной точности измерений аналоговые универсальные приборы делятся на три класса:

1 класс	m_h/H =	1: 10000 – 1: 15000,	m_D_p=	10 мкм;
2 класс	m_h/H =	1: 6000,	m_D_p=	20 мкм;
3 класс	m_h/H =	1: 2000,	m_D_p=	50 мкм.

Инструментальная точность аналитических фотограмметрических приборов характеризуется ошибкой измерений снимков 2–5 мкм и относительной ошибкой определения высот точек 1: 10 000–1: 30 000 от высоты фотографирования.

Особенности обработки снимков с преобразованными связками проектирующих лучей

В случаях, когда фокусное расстояние съемочной камеры, с помощью которой получены снимки стереопары, не равно фокусному расстоянию проектирующей системы фотограмметрического прибора, возникает преобразованная, или аффинная, модель местности. Обработка такой модели имеет некоторые особенности, которые можно показать на примере пары горизонтальных снимков P₁ и P₂ (рис. 9.2), полученных с одной и той же высоты съемочной камерой с фокусным расстоянием f из центров S₁ и S₂.

Если снимки P₁ и P₂ взаимно ориентированы, то каждая пара соответственных лучей пересекается и лежит в одной базисной плоскости. Совокупность точек пересечения образует подобную модель, представленную точками A и B. Приращения координат точек подобной модели относительно левого центра проектирования S₁ можно найти по формулам (8.24) для идеального случая съемки, положив в них X_S=Y_S=Z_S =0:

. (9.1)

Изменим фокусное расстояние fна`f, переместив снимки в положения`P₁ и`P₂ вдоль главных оптических лучей. При этом взаимное ориентирование снимков не нарушится, и пересечения соответственных лучей образуют преобразованную модель, представленную точками`A и`B. Приращения их координат относительно центра проектирования S₁ определяются по формулам (9.1) с заменой в них f на`f:

. (9.2)

Из сравнения (9.1) и (9.2) можно видеть, что в преобразованной (аффинной) модели деформируются только высоты точек`Z, причем при`f> f модель вытягивается вдоль оси Z, а при`f< f – сжимается, что приводит к различию горизонтального (1/M_г) и вертикального (1/M_в) масштабов:

1/M_в = c/M_г, (9.3)

где c – коэффициент аффинности (преобразования связок), равный отношение фокусного расстояния проектирующей системы к фокусному расстоянию съемочной камеры:

c=`f/f. (9.4)

Эти особенности имеют место и при обработке наклонных снимков, преобразование которых выполняется в соответствии с теоремой Шаля (§ 16). При этом, как и в фототрансформаторах II рода (§ 34), имеет место (рис. 9.3): изменение углов наклона снимка и высоты проектирования пропорционально коэффициенту аффинности; наличие децентрации снимков`oo=d; наклон надирного луча и всех отвесных линий на угол s; смещение трансформированного изображения на величину D=`Nn°.

Таким образом, взаимное положение пары снимков с преобразованными связками проектирующих лучей определяется пятью независимыми элементами и шестью зависящими от них децентрациями снимков и трансформированных изображений. Независимые элементы аналогичны элементам взаимного ориентирования снимков (§ 54), а зависимыми элементами являются децентрации снимков (d_x₁, d_x₂, d_y₂) и трансформированных изображений (D_X₁, D_X₂, D_Y₂).

⇐ Предыдущая 5 6 7 8 91011 12 13 14 Следующая ⇒