Стереофотограмметрическая обработка аэрофотоснимков

Стереофотограмметрическая обработка материалов аэрофотосъемок необходима для получения топографических карт, электронных карт (ЭК), топографических планов и цифровых моделей местности (ЦММ).

До недавнего времени эти задачи решались исключительно с исполь­зованием универсальных стереофотограмметрических приборов, обеспе­чивающих последовательное решение всех задач процесса подготовки топографических карт, планов и ЦММ:

внутреннее ориентирование аэрофотоснимков, т. е. построение свя­зок проектирующих лучей;

взаимное ориентирование снимков стереопар, т. е. построение геометрической модели местности;

внешнее ориентирование геометрической модели местности;

определение координат точек местности, съемку контурных линий и рельефа.

Когда известны элементы внешнего ориентирования, то на универ­сальных стереофотограмметрических приборах решают прямую фото­грамметрическую засечку, т. е. снимки в стереоприборе устанавливают по известным элементам внешнего ориентирования. В результате полу­чают стереоскопическую модель местности, фотограмметрическая обра­ботка которой дает возможности подготовки топографических карт, пла­нов и ЦММ.

Для подготовки топографических планов в автоматическом режиме на графопостроителях и ЦММ используют стереофотограмметрические приборы с автоматической регистрацией измеряемых координат точек местности с непосредственной их записью в память компьютера или на магнитные носители информации (дискеты, компакт-диски).

Универсальные стереофотограмметрические приборы позволяют осуществлять сгущение опорной геодезической сети аэрофотосъемки, т. е. строить фототриангуляционные сети.

В зависимости от конструкции в стереофотограмметрических прибо­рах используют разные принципы построения связей проектирующих лу­чей, поэтому их разделяют на две группы: приборы со связками проекти­рующих лучей, подобными существующим в момент фотографирования; приборы с преобразованными связками проектирующих лучей.

По конструктивным особенностям стереофотограмметрические при­боры разделяют на оптические, механические, оптико-механические, аналитические и автоматизированные стереофотограмметрические сис­темы.

Оптические универсальные стереофотограмметрические приборы (двойные проекторы, мультиплексы, стереопланиграфы) имеют по мень­шей мере две проектирующие системы, с помощью которых создают сте­реоскопические модели местности.

Механические универсальные стереофотограмметрические приборы (стереоавтографы, стереопроекторы, стереокартографы, стереометрогра-фы) обеспечивают построение связок лучей и стереоскопических моде­лей посредством системы прецизионных рычагов и линеек.

В оптико-механических универсальных приборах (фотостереографы) связки проектируемых лучей получают оптическим путем, а стереоско­пические модели — посредством механизмов.

На аналитических универсальных стереофотограмметрических при­борах (аналитические плоттеры) в ходе стереофотограмметрической об­работки стереопар осуществляется вычисление и регистрация геодезиче-

ских координат точек местно­сти на компьютере, которые используются для подготовки топографических карт, планов и ЦММ.

7 У-Г \10 1пт1ч I

Лл.

в

п Рис. 20.9. Схема определения превышений на стереопаре горизонтального случая аэросъемки

И наконец, при использо­вании электронных стереоско­пических изображений мест­ности уже нет необходимости в использовании каких-либо стереофотограмметрических приборов вообще, поскольку стереофотограмметрическая обработка электронных сте­реопар осуществляется непос­редственно на компьютере с использованием автомати­зированных систем цифровой фотограмметрии (АСЦФ), обеспечивающих аналитиче­ское решение любых фото­грамметрических задач, включая автоматизированную подготовку топо­графических карт, планов и ЦММ.

Фотограмметрические измерения аэрофотоснимков при проектиро­вании объектов строительства сводятся главным образом к измерению длин линий, горизонтальных углов, превышений и определению трех­мерных координат характерных точек местности.

Самым универсальным способом измерений является определение трехмерных координат точек местности (X, У, Н). Очевидно, зная геоде­зические координаты соответствующих точек, можно вычислить гори­зонтальные расстояния между ними, дирекционные углы и превышения. Кроме того, координаты точек служат непосредственной информацией как для подготовки ЦММ, так и для автоматического оформления топо­графических планов на графопостроителях.

Превышения и высоты точек местности по аэрофотоснимкам плано­вых аэросъемок устанавливают по продольным параллаксам. Схема к оп­ределению превышений для двух горизонтальных аэрофотоснимков сте­реопары представлена на рис. 20.9.

Продольные параллаксы точек представляют собой разности абсцисс изображений на левом и правом снимках стереопары в фотограмметриче­ской системе координат, для которой ось х ориентирована по направле-

нию базиса фотографирования, а ось у — по перпендикуляру влево от главных точек аэрофотоснимков.

Как следует из рис. 20.9, продольные параллаксы любых точек (на­пример^ и С) могут быть выражены базисом фотографирования Ь₀ в мас­штабе изображения на аэрофотоснимке:

при этом продольные параллаксы точек местности, размещающихся на одной и той же горизонтальной плоскости, будут одинаковы. Например, для случая, представленного на рис. 20.9, Н_а = Н^ из выражения (20.5) имеем:

Ра = РсО. (20.6)

Этим свойством пользуются при съемке рельефа местности. Очевид­но, что продольные параллаксы точек, расположенных на разных гори­зонтальных плоскостях, будут разными, а разность продольных парал­лаксов будет характеризовать превышения между ними:

^1ЛУас Ус Ра •

^Но~Кс ^Но Н₀(Н₀-к_ас) Если представить В = 6₀ —-, то величина превышения Н_ас между точ-

1к

ками А и С определится

_А _ Ьр_асН₀ (20.8)

Ъь+Ьр_ас

где Ь₀ — базис фотографирования в масштабе аэрофотоснимка; р_а и р_с — продольные параллаксы точек А и С местности соответственно;^ — фо­кусное расстояние аэрофотокамеры.

С использованием представленных зависимостей по стереомоделям местности решают такие задачи, как фотограмметрическое нивелирова­ние трасс линейных сооружений, рисовку горизонталей, определение вы­сотного положения характерных точек местности для подготовки ЦММ и автоматического вычерчивания топографических планов местности.

Так как в общем случае плановая аэрофотосъемка отлична от гори­зонтальной (аэрофотоснимки имеют небольшой наклон к горизонту), то

для получения истинных значений разностей параллаксов Ар аэрофотос­нимки необходимо трансформировать.

Целесообразно использовать и другой путь определения превышений и высот точек местности, заключающийся в измерениях на стерео-фотограмметрических приборах разностей продольных параллаксов Ар'_ас с последующим введением поправок 8р_ас, определяемых аналитическим путем на компьютере по известным элементам внешнего ориентирова­ния, тогда

Ар_ас = А^^ + ЬРас- (²⁰-⁹)

При использовании универсальных стереофотограмметрических приборов (типа стереопроектора СПР-3) такие поправки вводятся авто­матически в ходе измерений с помощью специальных механических при­способлений — корректоров.