Фотограмметрия и дистанционное зондирование

ВВЕДЕНИЕ

 

Фотограмметрия — техническая наука о методах определения метрических характеристик объектов и их положения в двух- или трехмерном пространстве по снимкам, полученным с помощью специальных съемочных систем. Такими системами могут быть традиционные фотографические камеры, а также системы, использующие иные законы построения изображения и иные (кроме фотографических слоев) регистраторы электромагнитных излучений. Основная задача фотограмметрии — топографическое картографирование, а также создание специальных инженерных планов и карт, например кадастровых.

    Реформирование  экономики нашей страны, и в  частности сельскохозяйственного  производства привело к неизбежной  реорганизации территории. Для выполнения  работ по реорганизации землеустроительным органам необходимы свежие, обновленные картографические материалы. Формирующаяся земельно-кадастровая служба нуждается в выполнении большого объема работ по инвентаризации земель и объектов, созданием кадастра застроенных территорий. Большое значение в решении этих задач имеет широкое использование материалов аэрофотосъемок.

В создавшейся на сегодняшний день ситуации актуальнейшей задачей является разработка новейших технологий по оптимизации дешифрирования, обработке аэро- и космических снимков. Актуальным вопросом является также и подготовка высококвалифицированных специалистов в области землеустройства, ведь именно от уровня образования выпускников зависит будущее развитие вышеназванной науки.

В данной курсовой работе рассматриваются следующие задачи:

1. Расчет параметров аэросъемки площади участка местности;

2. Оценка качества  результатов аэросъемки;

3. Раскрытие сущности  технологической схемы изготовления  плана по материалам аэросъемки;

4. Дешифрирование  аэроснимков (виды, методы, признаки);

5. Определение показателей водной эрозии;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчет параметров аэросъемки площади участка местности

 

 

1. Масштаб аэрофотосъемки

 

Масштабом аэрофотосъемки называется отношение линейных размеров изображения на аэрофотоснимках к соответствующим действительным линейным размером объектов на фотографируемой местности.

Главный масштаб изображения, построенного в аэрофотоаппарате, определяется формулой:

 

,          (1.1)

где - знаменатель масштаба,

         - фокусное расстояние аэрофотоаппарата,

        - высота фотографирования над главной точкой.

 

Из формулы (1.1) следует, что масштаб аэрофотоснимка относительно средней предметной плоскости:

 

 

,             (1.2)

где - коэффициент, равный 8 (фёдорова).

 

    Масштаб 1:12000.

 

2. Фокусное расстояние аэрофотоаппарата

 

Фокусное расстояние – постоянное расстояние, на которое аэропленка отстоит от задней узловой точки объектива. Является одной из величин определяющей масштаб изображения. Объективы, применяемые при аэрофотосъемке, по длине фокусного расстояния условно делят на короткофокусные (50;70;100мм),среднефокусные (140;200;350 мм) и длиннофокусные (более 350 мм).В данной курсовой работе фокусное расстояние мм.

 

Рисунок 1.1 - Построение изображения в аэрофотоаппарате

 

3. Длина участка (маршрута) аэрофотосъемки

 

Аэрофотосъемочные маршруты прокладывают в натуре согласно ориентирам (на каждом маршруте выбирают входные и выходные ориентиры, хорошо опознаваемые сверху) и карте.

Первый маршрут прокладывают вдоль северной или южной границы съемки так, чтобы он перекрывал эту границу не менее чем на четверть рабочей площади аэронегатива. Аэронегативы последнего маршрута не должны перекрывать противоположную границу съемки.

 

Рисунок 1.2 - Схема аэрофотосъемки участка

 

 

Длина участка определяется формулой:

 

км,             (1.3)

где - коэффициент равный количесиву букв в фамилии, следовательно – 8(Фёдорова)

 

км.

 

1.4 Ширина  участка (маршрута) аэрофотосъемки

 

Ширина участка аэрофотосъемки зависит от количества аэрофотосъемочных маршрутов и расстояния между ними. Ширина участка земной поверхности определяется формулой:

 

км,                (1.4)

 

 
1.5 Максимальное  превышение на участке

 

Максимальное превышение на участке – это величина, необходимая для расчета показателя поперечного перекрытия. Определяется формулой:

 

                  (1.5)

 

км.=90м.

 

1.6 Формат  аэрофотоснимка

 

Для стерео обработки применяются снимки формата 18см х18см, то е ширина мм и высота мм.

 

Рисунок 1.3 - Формат аэроснимка

 

1.7 Вычисление  высоты фотографирования

 

Средняя высота фотографирования, с которой следует вести аэрофотосъемку, зависит от величины фокусного

расстояния и масштаба аэрофотосъемки. На рисунке 4: - абсолютная высота фотографирования, измеряемая до уровня моря ; - средняя высота фотографирования до горизонтальной плоскости , расположенной на средней высоте участка съемки ; - истинная высота фотографирования до горизонтальной плоскости , расположенной на уровне какой-либо точки поверхности земли.

 

Рисунок 1.4 - Высоты фотографирования

 

Высота фотографирования определяется формулой: 

 

,              (1.6)

где - фокусное расстояние аэрофотоаппарата,

        - знаменатель масштаба аэрофотосъемки.

 

м.

 

1.8 Вычисление  планируемых продольного  и поперечного перекрытий

 

Аэрофотосъемку площади выполняют с взаимным перекрытием смежных аэронегативов одного маршрута, которое называют продольным перекрытием, и с взаимным перекрытием аэронегативов смежных маршрутов, которое называют поперечным перекрытием.

 

Продольное перекрытие :

 

,            (1.7)

где - максимальное превышение на участке,

        - средняя высота фотографирования.

   

Поперечное перекрытие :

 

            (1.8)

 

1.9 Вычисление базиса фотографирования

 

Расстояние между главными точками двух смежных в маршруте аэрофотоснимков, наколотыми на правом или на левом аэрофотоснимках, называют базисом фотографирования в масштабе данного аэроснимка (рисунок 1.5).

 

 

 

Рисунок 1.5 - Определение базиса фотографирования

 

Базис фотографирования в масштабе снимка вычисляют по формуле:

,             (1.9)

где - ширина аэроснимка,

        - продольное перекрытие,

        - знаменатель масштаба.

   

м.

Расстояние между осями смежных маршрутов определяется по формуле:

 

,            (1.10)

где - высота аэроснимка,

       - поперечное перекрытие.

   

м

 

1.10 Вычисление  числа снимков  в одном маршруте    ( ) и числа маршрутов на участке ( )

Расчет общего количества снимков в одном маршруте производят по формуле:

 

,             (1.11)

где - длина маршрута,

        - базис фотографирования.

   

Вычисление числа маршрутов на участке производится по формуле:

 

,             (1.12)

где - ширина маршрута,

        - расстояние между осями смежных маршрутов.

   

 

1.11 Вычисление  общего количества снимков

 

,             (1.13)

где - количество снимков в одном маршруте,

        - количество маршрутов на участке.

   

.

 

1.12 Вычисление  потребного количества пленки

,             (1.14)

где - общее количество снимков в одном маршруте.

        K-количество катушек

 м

 

1.13 Вычисление  базиса фотографирования в масштабе  аэроснимка

 

,             (1.15)

где - базис фотографирования.

        - знаменатель масштаба.

   

мм

 

1.14 Расчет  максимальной выдержки (время экспозиции)

 

Максимальная выдержка – это такая, при которой практически не будет сказываться смаз изображения, вызываемый фотографированием местности с летящего самолета. Максимальная выдержка определяется формулой:

 

,             (1.16)

где - масштаб создаваемого плана

 

              (1.17)

- путевая скорость  самолета ( км/час).

   

сек

 

 

1.15 Расчетное  время аэрофотосъемки участка

 

Чтобы определить время, необходимое для аэрофотосъемки участка, надо знать погонный километраж участка (то есть протяженность всех аэросъемочных маршрутов) и путевую скорость самолета км/час относительно земли. Тогда съемочное время

 

              (1.18)

 

,             (1.19)

где - длина маршрута,

        - количество маршрутов на участке.

   

 

сек

 

 

 

 

 

2 Оценка качества результатов аэросъемки

 

 

Качество материалов съемки оценивают с целью выявления соответствия реально получаемых результатов требованиям технического задания и существующим нормативам, значения которых установлены инструкциями и наставлениями по проведению аэрофотосъемок. Оценивают также фотографическое качество материалов аэрофотосъемки.

Фотографическое качество зависит от состояния атмосферы, освещения объекта съемки, технических условий проведения аэрофотографирования, фотохимической обработки. При визуальной оценке на аэрофотонегативах не должно быть обнаружено механических повреждений, изображений облаков, теней от них, бликов, ореолов. Изображение на снимках должно быть резким, с хорошей проработкой деталей в светлых и темных участках. Оптическая плотность (тон) и контрастность должны соответствовать нормативам. При визуальном способе для сравнения можно использовать снимки – эталоны. Эталонными являются снимки, фотографическое качество которых оценено высококвалифицированными специалистами – экспертами. Применение приборов позволяет более точно и объективно оценить фотографическое качество аэрофотоизображений.

Фотограмметрическое качество материалов аэрофотосъемки оценивают по следующим критериям:

 

1. Определение продольных и поперечных перекрытий.

 

Аэрофотосъемку площади выполняют с взаимным перекрытием смежных аэронегативов одного маршрута, которое называют продольным перекрытием, и с взаимным перекрытием аэронегативов смежных маршрутов, которое называют поперечным перекрытием, в соответствии с рисунком 6.

 

Рисунок 2.1 - Перекрытия аэроснимков

 

Взаимное перекрытие снимков одного маршрута – это продольное перекрытие Рх. Его рассчитывают по формуле

 

,                 (2.1)

где lх - размер перекрывающихся частей снимка,

    l - длина стороны снимка.

Размер продольного перекрытия обеспечивается частотой (временным интервалом) включения АФА, который зависит от высоты фотографирования и путевой скорости летательного аппарата. Расстояние между соседними точками фотографирования в маршруте называют базисом фотографирования.

Поперечное перекрытие – это перекрытие снимков соседних маршрутов, которое обеспечивается расстоянием Ву между ними. Поперечное перекрытие вычисляется по формуле

 

 (2.1)

 

 

2. Прямолинейность маршрутов.

 

     На накидном монтаже соединяют прямой линией главные точки (рисунок 2.2) крайних аэрофотоснимков маршрута и измеряют расстояние, между этими точками; затем измеряют наибольшее уклонение главной точки одного из аэрофотоснимков от этой прямой. Относительное уклонение находят по формуле: