Процесс получения данных

Предварительные работы

1.1 Фотограмметрическим работам должно предшествовать следующее:

1.2 Разбивка опорной геодезической сети раскопа. Опорная геодезическая сеть — система закреплённых на местности точек, плановое положение и высота которых определены в единой системе координат на основании геодезических измерений; эти точки служат опорными пунктами при геодезическом обеспечении археологических работ, в том числе при создании съемочной сети. В районе раскопа, должно быть не менее 3-х опорных пунктов, закрепленных долговременными знаками. Опорная геодезическая сеть раскопа в течении многих лет должна обеспечивать возможность восстановления съемочной геодезической сети и выноса в натуру раскопов в исходных (принятых) координатах.

1.3 Разбивка съемочной геодезической сети. Съёмочная сеть — это совокупность закрепленных на местности точек для непосредственного обеспечения измерений в процессе проведения археологических работ.

1.4 Погрешность взаимного расположения пунктов опорной и съемочной сети не должна превышать 2 см (в особо сложных условиях — 5 см).

1.5 Разбивка съемочной сети может выполняться полярным способом, при этом координаты точек определяются не менее чем с 2-х станций. Разница в определении положения в плане не должна превышать 2 см, а по высоте 2 мм. Для работы принимается среднее значение.

1.6 При применении электронных тахеометров, имеющих возможность проведения измерений в безотражательном режиме, для закрепления пунктов съемочной сети рекомендуется использовать светоотражающие марки. Марки устанавливаются так, чтобы с точек установки прибора можно было бы наблюдать не менее 4-х (установка прибора по обратной засечке).

1.7 В качестве пунктов съемочной геодезической сети могут использоваться точки сетки раскопа, закрепленные на местности кольями, измерения могут производиться мерным инструментом непосредственно от кольев методами засечек, триангуляции, трилатерации, методом перпендикуляров т. д.

Процесс получения данных

2.1 Описываемый метод предполагает работу с объектами все точки которых лежат в одной плоскости. Поэтому особое внимание следует уделять точности выведения разреза в одну плоскость. Среднее отклонение не должно превышать 0,01 м, а максимальное — 0,02 м. Чем больше отклонение от среднего значения, тем выше погрешность положения элементов фиксируемого объекта на исправленном фотоснимке (ортогональной фотографической проекции). Ошибки в положении, отклонение от единой плоскости, опорных точек, по которым происходит трансформирование (исправление искажений) фотоснимка, приводит к снижению точности изображения на снимке в целом.

2.2 Положение снимка в момент фотографирования определяют три элемента внутреннего ориентирования – фокусное расстояние фотокамеры f, координаты x0, y0 главной точки о и шесть элементов внешнего ориентирования – координаты центра проекции S – XS, YS, ZS, продольный и поперечный углы наклона снимка α и ω и угол поворота χ.

2.3 В описываемом методе все элементы внутреннего и внешнего ориентирования не определяются, то есть остаются неизвестными. Создание ортогональной фотографической проекции плоского объекта происходит путем исправления искажений (трансформирования) фотоснимка по опорным точкам (опорная точка — это точка с известными координатами, опознанная на снимке).

2.4 Для корректного исправления искажения расположение опорных точек на фотоснимке должно удовлетворять следующим условиям:

- опорные точки должны располагаться на одной плоскости с объектом;

- контуры объекта не должны выходить за линии, соединяющие смежные крайние опорные точки, размещенные по периметру (контуру) объекта, либо располагаться вблизи от них;

- в центральной части снимаемого объекта должна располагаться хотя бы одна опорная точка.

2.5 На прямоугольном объекте и, соответственно, фотоснимке опорные точки должны быть расположены по углам снимаемого участка, еще одна опорная точка — в районе пересечения диагоналей, а для объективной коррекции дисторсии опорные точки следует определять еще и в центральной части каждой из сторон прямоугольника. То есть их должно быть не менее 9-ти (в исключительных случаях — 5-ти). Оптимальное количество определяемых опорных точек — 12, это позволяет контролировать качество трансформации, используя часть точек как контрольные.

2.6 Для однозначного опознавания опорных точек на фотоснимке рекомендуется обозначать их в натуре марками. Марки не должны перекрывать значимые элементы снимаемого объекта. Есть положительный опыт использования в качестве марок полиэтиленовых крестиков, применяемых для укладки кафельной плитки (обычно размером 1,5х1,5 см, с шириной крыла 0,2 см).

2.7 Способы определение координат опорных точек фотоснимка

2.7.1 Тахеометрический способ. Выполняется с помощью тахеометра или теодолита и инструмента для измерения расстояний. Определение координат опорных точек с помощью электронного тахеометра является наиболее эффективным способом, позволяющим максимально автоматизировать получение и дальнейшую обработку данных.

2.7.2 Способ триангуляции (способ угловых засечек). Выполняется с помощью двух теодолитов, установленных на базовых станциях с известными координатами (делаются угловые засечки на опорную точку).

2.7.3 Способ трилатерации (способ линейных засечек). В его основе лежит определение расстояния (горизонтального проложения) от базовых станций с известными координатами до определяемой точки. Измерение расстояние может проводиться дальномерами или рулетками. В качестве базовых станций могут быть использованы колья, установленные в месте пересечения линий сетки раскопа. В этом случае перед каждой серией измерений положение этих кольев должно быть проверено и при необходимости исправлено.

2.7.4 Способ перпендикуляров. Приращение координат вычисляется по измерениям перпендикуляров, откладываемых от линий сетки раскопа до определяемой точки. Перед каждой серией измерений положение кольев, которыми размечена сетка раскопа, должно быть проверено и при необходимости исправлено.

2.7.5 При определении координат опорных точек фотоснимка вертикального (наклонного) разреза следует определять и их высоту: для тахеометрического способа — тахеометрическим нивелированием; для остальных — геометрическим нивелированием (с помощью нивелира).

2.7.6 Допускается выносить опорные точки в натуру по заданным координатам.

2.8 Фотографирование

2.8.1 Фотографирование может выполняться фотоаппаратами потребительского уровня и выше, обеспечивающими необходимое разрешение получаемого изображения. Как правило, необходимое разрешение обеспечивают фотоаппараты с матрицами, диагональ которых составляет не менее 1 дюйма (9,6 х 12,8 мм). Лучше использовать камеры с матрицами формата APS-C (15х23 мм), так как при относительной дешевизне абсолютное большинство современных фотоаппаратов с такими матрицами обеспечивают требуемый уровень качества получаемых изображений.

2.8.2 Применение широкоугольной оптики позволяет получать снимки с небольших расстояний и заметно сократить время на их получение (приложение – список объективов, которые мы применяли).

2.8.3 Использование моноподов и пультов дистанционного управления камерами позволяет получать более стабильные результаты.

2.8.4 При фотографировании на открытом воздухе следует использовать затеняющие экраны если при естественном освещении предметы отбрасывают тени, даже если эти тени визуально кажутся очень слабыми (если есть сомнение в применении экрана, то его следует использовать). Цвета экранов не должны быть красных или зеленых оттенков. Есть положительный опыт использования экранов черного, серого, серебристого и темно-синего цветов. На одном раскопе следует использовать экраны одного цвета.

2.8.5 Лучшие результаты получаются тогда, когда во время съемки оптическая ось фотоаппарата перпендикулярна плоскости снимаемого объекта и пересекает ее в центре снимаемого участка.

2.8.6 Если объект фиксируется несколькими фотоснимками, то на каждой из смежных фотографий должны присутствовать опорные точки, расположенные на линии совмещения фотоснимков. При этом на каждом из фотоснимков положение и количество опорных точек должно обеспечивать корректную трансформацию этих фотоснимков. Рекомендуется, делать снимки так, чтобы расположение опорных точек обеспечивало частичное перекрытие смежных трансформированных снимков.

2.8.7 Для упрощения опознования и ориентирования фотоснимков на каждом из них должен присутствовать указатель северного направления осевого меридиана принятой системы координат

2.9 Семантическая составляющая (описание слоев, археологических сооружений и иные наблюдения) приводится в полевой документации (блокнотах, дневниках, журналах, схемах и т. п.)

Обработка данных

3.1 Получение ортогональных фотографических проекций

3.1.1 При исправлении искажения фотоснимка программными средствами вычислительной техники должны применяться интерполяционные методы локального трансформирования, например, полиноминальный или наименьших квадратов. Применение методов триангуляции или трилатерации может привести к значительным искажениям участков изображения, расположенных между опорными точками.

3.1.2 Из практики, наиболее эффективным инструментом для трансформации фотоснимков показала себя программа Autodesk AutoCAD с надстройкой Autodesk AutoCAD Raster Design. Применение Autodesk AutoCAD позволяет в дальнейшем производить дешифровку ортогональных полученных фотографических проекций.

3.2 Дешифровка ортогональных фотографических проекций

3.2.1 Дешифровка ортогональных фотографических проекций производится в векторных программах, позволяющим производить обводку по растровым изображениям. Для упрощения обработки и обмена данными рекомендуется производить обводку контуров полилиниями (замкнутую или незамкнутую последовательность соединенных между собой отрезков, которые представляют собой единый объект)

3.2.2 Семантическая составляющая передается на чертежах штриховкой, заливкой, условными знаками, нумерацией, поясняющими надписями или их сочетанием.

3.2.3 Для чертежей в качестве подложки могут использоваться ортогональные фотографические проекции.