Влияние наклонов аэрофотоснимков на смещение точек, масштаб и площадь контура

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Мичуринский государственный аграрный университет»

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат по дисциплине «Фотограмметрия и дистанционное зондирование» на тему:

 

 

 

«Влияние наклонов аэрофотоснимков на смещение точек, масштаб и площадь контура»

 

 

 

 

Выполнил: АОБ 23 ЗК группы

Ремнев Сергей

 

 

Проверил: Михайлов

Алексей Анатольевич

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мичуринский - наукоград 2012г.

Содержание

1. Введение…………………………………………………………………….3
2. Аэрофотосъемка. Ее основные характеристики………………………….4
3. Заключение………………………………………………………………..10
4. Список используемой литературы……………………………………….11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Аэрофотогеодезия изучает способы получения аэрофотоснимков земной поверхности и преобразования их в планы и карты местности.

Аэрофотоснимки получают в результате аэрофотосъемочных работ, проводимых с помощью специальных аэрофотоаппаратов, устанавливаемых на самолетах.

Для создания планов и карт по аэрофотоснимкам, применяют методы фотограмметрии.

Фотограмметрия позволяет определить форму, размеры и положение объекта по его фотографическим снимкам. В аэрофотогеодезии объектом является земная поверхность, а геометрическим описанием его – план или карта местности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аэрофотосъемка. Ее основные характеристики

Аэрофотосъемка заключается в фотографировании земной поверхности с воздуха. Аэрофотосъемку делят на плановую, когда оптическая ось аэрофотоаппарата отклоняется от заданного отвесного положения не более чем на 3۫ , и перспективную - угол отклонения оптической оси от заданного отвесного положения может достигать 45.

Аэрофотосъемки можно различать, исходя из масштаба фотографирования. Плановая аэрофотосъемка, в зависимости от получаемого масштаба аэроснимков, разделяются на:

а) крупномасштабную - при масштабе фотографирования крупнее 1:10000,

б) среднемасштабную – при масштабе фотографирования мельче 1:10 000 до 1:30 000;

в) мелкомасштабную – при масштабе фотографирования мельче 1:30 000; 1:50 000 ; 1:75 000 и предельно до 1:100 000.

Для плоской местности масштаб постоянен по всей площади аэрофотоснимка: следовательно, горизонтальный аэрофотоснимок-план плоской местности. Масштабы планового и аэрофотоснимков не равны масштабу соответствующего горизонтального аэрофотоснимка. Масштаб планового аэрофотоснимка в принципе различен его частях, но и каждой точке: он неодинаков также для разных направлений.

Перспективный аэрофотоснимок в разных своих частях имеет существенно отличные масштабы изображения, которые зависят от направления измеряемого отрезка: только по линиям перпендикулярным главной вертикали масштаб постоянен.

Обычно аэрофотосъемку выполняют в более мелком масштабе по сравнению с заданным масштабом изготовления планов местности. За масштаб аэрофотосъемки принимают масштаб изображения местности на аэронегативе. Если обозначить через 1/m масштаб аэронегатива, через 1/М масштаб изготовленного фотоплана, то отношение знаменателя масштаба аэрофотосъемки к знаменателю масштаба фотоплана будет коэффициентом увеличения.

K=m/M                                                (1)

Чем больше К при заданном 1/М, тем мельче масштаб аэронегатива, и потому снимаемая площадь изобразится на меньшем количестве аэронегативов, что снижает стоимость аэрофотогеодезических работ.

1/m=f/H                                                (2)

f – фокусное расстояние-это  расстояние от заданной угловой  точки объектива до пленки.

H – высота фотографирования- расстояние  от середины объектива фотоаппарата  до средней предметной плоскости.

Аэрофотосъемку выполняют с взаимным перекрытием смежных аэронегативов одного маршрута, которое называют продольным перекрытием, и с взаимным перекрытием аэронегативов смежных маршрутов, которое называют поперечным перекрытием. Значение перекрытий выражают в процентах по отношению к стороне аэронегатива и обозначают Рх и Ру. Обычно Рх=60%, а Ру=40%.

Чаще всего аэрофотосъемку выполняют с Рх=60%, и тогда в маршруте имеются не только двойные перекрытия аэрофотоснимков, но и тройные. Такое большое продольное перекрытие необходимо для возможности стереоскопического рассматривания аэрофотоснимков, а также для построения фототриангуляции. При обработке снимка используют только его центральную часть, которую называют рабочей площадью.

Рабочая площадь снимка- это центральная часть снимка, ограниченная средними линиями перекрытий.

Обозначим сторону аэрофотоснимка через l, тогда стороны рабочей площади аэрофотоснимка

Bx=l(100-Px)/100. By=l(100-Py)/100                                        (3)

S=bx by                                                (4)

Перед составлением задания на аэрофотосъемку выбирают ее основные параметры – масштаб 1/m и высоту H аэрофотографирования, а также величину фокусного расстояния f, которые связаны между собой зависимостью H=fm.

Выбор параметров зависит от изготовляемого материала (контурный план или топографическая карта) и его масштаба 1/М, от рельефа местности и др. Параметры должны быть оптимальными т.е. обеспечивать получение планово-картографического материала необходимой точности с минимальными затратами.

Элементы ориентирования аэрофотоснимка. Положение аэрофотоснимка относительно сфотографированной местности определяется элементами ориентирования. Они подразделяются на внутренние и внешние.

Элементы внутреннего ориентирования. К ним относят фокусное расстояние аэрофотоаппарата и координаты Х, У, главной точки в прямоугольной системе координат. Значения Х, У малы, поэтому положение точки «о» определяют пересечением прямых, а положение центра проекции S относительно аэрофотоснимка определяют точкой пересечения прямых, соединяющих противоположные координатные метки.

Элементы внутреннего ориентирования обычно известны с высокой точностью. Они определяют пространственное положение связки проектирующих лучей в момент фотографирования. Количество их равно шести.

1, 2, 3 – координаты центра проекции

4 – угол наклона аэрофотоснимка  определяет угол отклонения главного  луча от отвесной прямой

5 – дирекционный угол направления  съемки

6 – угол поворота аэрофотоснимка  в своей плоскости

Связь координат соответствующих точек аэрофотоснимка и местности

Х= H/(f – sinα)=х; У=H/(f – sin)=y                                 (5)

Х, У – координаты точки местности

х, у – координаты точки снимка

Наличие угла наклона α вызывает смещение точек наклонного аэрофотоснимка относительно точек горизонтального аэрофотоснимка. Смещение из-за угла наклона происходит по направлениям, идущим из точки нулевых искажений. Величина смещения точки за угол наклона, равна разности расстояний от точки нулевых искажений до соответствующих точек наклонного и горизонтального снимков.

Проанализируем формулу:

1. Смещение тем больше, чем больше угол наклона и чем меньше фокусное расстояние.
2. При данном значении α и f смещение зависит от положения точки на аэрофотоснимке, т.е. от расстояния и угла φ.
3. На линии неискаженных масштабов hchc, смещение равно 0, масштаб на искажается.
4. Точки на главной вертикали имеют максимальное смещение.
5. Точки между линией hсhс и линией действительного горизонта hnhn имеют отрицательное смещение, направленное к точке нулевых искажений, что приводит к уменьшению масштаба в этой части снимка относительно главного.
6. Точки, расположенные между линией hchc и осью перспективы ТТ имеют положительное смещение, направленное от точки нулевых искажений, что приводит к увеличению масштаба относительно главного.

Смещение точек вследствие влияния рельефа. Аэрофотоснимок является изображением местности в центральной, а план в ортогональной проекции. Если угол наклона аэрофотоснимка равен 0, а местность равнинная, то при равенстве масштабов аэрофотоснимок и план совпадают. В случае не равнинного рельефа точки снимка смещаются в ортогональной проекции.  А и Д точки местности, на снимке изображены ао и dо вследствие смещения. Отрезок dоd и аоа – смещение за рельеф, n – точка схода перспектив отвесных прямых называется точкой надира.

Рельеф местности вызывает смещение точек снимка, по направлениям идущим от точки надира.

δ=rh/mf=rh/H                                                (6)

где:

r-расстояние от точки надира  до искомой точки

h-превышение

m-знаменатель масштаба

f-фокусное расстояние

H-высота фотографирования

Анализируя формулу можно сказать:

1. Смещение от рельефа равно 0, когда точки местности располагаются на плоскости (Е) или ее изображение совпадает с точкой надира.
2. Влияние смещения тем больше, чем больше превышение и расстояние до точки.
3. Величина смещения за рельеф уменьшается с увеличением высоты фотографирования.
4. При положительных превышениях точки аэрофотоснимка смещаются от точки надира, а при отрицательных к точке надира.
5. Плоскость (Е) выбирается так, чтобы смещение за рельеф было наименьшим.
6. Знак смещения зависит от знака превышений.

Масштабы снимка. Если аэрофотоснимок горизонтален, то он имеет постоянный масштаб равный главному.

1/m=f/H=x/X=y/Y=const                                                (7)

Если же появляется угол наклона аэрофотоснимка, то снимок становится разномасштабным.

Для того чтобы работать со снимком, введены понятия среднего и частного масштабов. Масштаб в данной части снимка называется частным. Он определяется с помощью двух взаимно перпендикулярных базисов, измеренных на аэрофотоснимке и на местности. На равнинной местности в двух противолежащих углах рабочей площади снимка определяют частные масштабы с помощью коротких базисов (2 – 3 см), и берут среднее из знаменателей этих масштабов. Это и будет средним масштабом снимка. На равнинной местности обычно средний масштаб практически равен главному. Средний масштаб равнинной местности можно высчитать с помощью неискаженных отрезков, как отношение длины неискаженных отрезков на снимке к его длине на местности.

Определение координат сфотографированных точек. Для определения пространственных координат сфотографированных точек по аэрофотоснимкам сначала находят элементы внешнего ориентирования снимков. Этими точками могут стать некоторые достоверно определённые координаты геодезических или иных объектов, которые отчетливо видны на снимках. Для установления в полёте элементов внешнего ориентирования аэрофотосъёмки применяют следующие устройства:

• статоскоп — фиксирует изменение высоты полёта по изменению давления воздуха;
• радиовысотомер- определяет высоту фотографирования относительно местности (см. аэрорадионивелирование);
• радиогеодезические станции — дают возможность определять расстояния от самолёта до станций, расположенных на земной поверхности в точках, имеющих точные геодезические координаты.[1]

В сумме все данные позволяют вычислить координаты центра проектирования. Показания гировертикали дают возможность найти углы наклона снимка. Эти же углы можно определить обработкой снимков, на которых запечатлены звёздное небо, положение Солнца или линия горизонта.

 

 

 

Заключение

Несмотря на то, что топографические карты имеют ряд преимуществ перед фотопланами, они уступают им в наглядности, полноте изображения объектов земной поверхности и в сроках изготовления. Использование фотопланов, как основы для получения топографических карт комбинированным или стереофотограмметрическим методами, освобождает производство от необходимости инструментальной съемки контуров, в результате чего получается существенный экономический эффект. Еще больший эффект возникает при применении фотопланов для обновления топографических карт. В настоящее время ставится вопрос об изготовлении фотокарт, лучше удовлетворяющих запросы различных ведомств. Таким образом, возникает необходимость получения фотопланов на районы с любым рельефом.