Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Теоретичні основи цифрового ортофототрансформування

Цифрове ортофототрансформування – це процес перетворення цифрового знімка з центральної проекції в ортогональну за допомогою цифрової фотограмметричної станції(ЦФС).

Результатом цифрового ортофототрансформування є цифрова ортофотокартка – растрове зображення, побудоване в масштабі топокарти та доповнене умовними знаками із зображенням рельєфу у вигляді горизонталей.

Ортофотоплан – це план місцевості, змонтований з декількох ортофотознімків.

Геометричне пояснення побудови ортофотозображення представлене на рисунку 1.1.

Рис. 1.1 Геометричне пояснення побудови ортофотозображення

При реалізації процесу ортофотопобудови на першому етапі будується аналітичний знімок при заданих елементах внутрішнього і зовнішнього орієнтування, для чого використовується цифрова модель місцевості як сукупність пік селів. Математичною основою для цього є рівняння колінеарності:

Де, X,Y,Z – координати центрів пік селів ЦМР у вибраній просторовій системі координат;

x0,y0,f – елементи внутрішнього орієнтування аналітичного знімка;

Xs,Ys,Zs – елементи зовнішнього орієнтування цього ж знімка;

ai,bi,ci – напрямні косинуси;

x,y – координати центра піксела на аналітичному знімку.

Щоб створити аналітичний знімок, треба мати реальний цифровий знімок, знати його елементи внутрішнього та зовнішнього орієнтування і треба мати побудовану цифрову модель рельєфу.

Отримання ортогональної проекції елементарної ділянки моделі не викликає труднощів. Як видно з рис.1.1, координати X, Y центра піксела та елементарної ділянки карти збігаються.

Параметри переходу від координат цифрового знімка хе, уе до плоских прямокутних координат х, у найчастіше є коефіцієнтами поліноміальних функцій. Отже, ці параметри є відомі і можемо їх використати для зворотного переходу: від аналітичного знімка (х, у) до цифрового знімка (хе, уе). У літературі рекомендується залежно від типу цифрового знімка використовувати:

- для метричних знімків афінне, білінійне або проективне перетворення;

- для неметричних знімків подібне перетворення.

Згаданий перехід необхідний лише для того, щоб згенерованому пікселю аналітичного знімка, а значить і пікселю ортозображення, надати таку оптичну щільність, яка найбільше відповідала б цій радіометричній характеристиці цифрового знімка. Така радіометрична корекція як вирівнювання оптичних щільностей здійснюється ще на одному етапі. Згенероване одне ортозображення ще не утворює ортофотокарту. Для цього треба звичайно використати кілька таких зображень. На їх стиках виникнуть розбіжності оптичних щільностей, які треба або усунути, або згладити.

У сучасних умовах використання цифрових фотограмметричних станцій ця операція виконується або автоматично по заздалегідь вибраному алгоритму, або в діалоговому режимі з втручанням оператора. Визначається лінія, по якій повинні стикуватись сусідні зображення, за аналогією до того, як при монтажі фотосхем намічаємо лінію розрізу посередині між перекриттями двох знімків. Далі визначається смуга, з якої беруться оптичні щільності пікселів, і найчасті­ше за остаточне значення в області 100-200 пікселів береться середнє арифме­тичне. Складніші алгоритми дозволяють плавно змінювати оптичну щільність, але їх застосування вимагає більших затрат машинного часу.

2.2. Технологічна схема камеральних робіт при створенні цифрових ортофотопланів та ортофотокарт

Підготовчі роботи

Перед виконанням фотограмметричної обробки знімків виконують підготовчі роботи, які включають:

- збір, вивчення та оцінку вихідних знімальних та картографічних матеріалів, а також матеріалів польових топографо-геодезичних робіт;

- робоче технічне проектування процесів обробки знімків;

- підготовку необхідних матеріалів і вихідних даних;

- підготовку технічних засобів;

- підготовку редакційних вказівок;

- підготовку інженерно-технічного персоналу та виконавців.

Окремі види підготовчих робіт можуть здійснюватись паралельно або в іншій послідовності, ніж перераховано в цьому пункті.

Вихідними матеріалами для створення ортофотокарт можуть служити матеріали наземної аеро- або космічної зйомки та матеріали планово висотної підготовки знімків.

Вивчення та оцінка матеріалів проводиться з метою виявлення:

ü повноти і якості всіх матеріалів знімальних робіт;

ü відповідності фотографічної та фотограмметричної якості матеріалів вимогам нормативно-технічної документації;

ü повноти паспортних даних використовуваних знімальних систем;

ü забезпечення знімками минулих років території картографування.

При вивченні матеріалів наземного знімання перевіряють точність визначення координат і висот знімальних станцій і контрольних точок, а також довжини базисів зйомки, контрольних напрямків та напрямків оптичних осей камери. Вивчення та оцінка матеріалів польових топографо-геодезичних робіт проводиться з метою виявлення:

Ø комплектності цих матеріалів;

Ø відповідності фактичного розміщення точок знімального обґрунтування технічному проекту;

Ø якості зображення замаркованих точок та якості розпізнавання на знімках контурних точок знімального обґрунтування;

Ø точності визначення координат та висот точок знімального обґрунтування.

Планово-висотною основою можуть бути пункти ДГМ, пункти геодезичних мереж згущення та пункти координати та висоти яких визначення при проведення планово-висотної підготовки знімків. Точність знімальної геодезичної мережі, які використовуються для фотограмметричного згущення повинні мати середню похибку планового положення не більше 0,1 мм в масштабі створеного плану або карти і 0,1 прийнятої висоти перерізу у висотному відношення.

В робочому технічному проекті повинні бути вказані та технічно обґрунтовані способи фотограмметричної обробки. При цьому необхідно враховувати характер місцевості, щільність забудови, якість виконаної повітряної та наземної зйомки, густота і розміщення пунктів геодезичного обґрунтування, оснащеність фотограмметричними приладами та програмним забезпеченням.

На етапі робочого проектування складають схему фотограмметричного згущення. В залежності від обсягу та якості планово-висотної підготовки знімків може передбачатись:

- фотограмметричне згущення знімального обґрунтування та подальший збір цифрової інформації про місцевість за одиночними знімками або стереопарами:

- обробка одиничних знімків або стереопар орієнтованих безпосередньо на точках планово-висотної підготовки або по контурних точках розпізнаних на наявних знімках минулих років або на планах і картах крупнішого масштабу.

Опорними даними для фотограмметричного згущення є розпізнані на знімках пункти ДГМ, геодезичної мережі згущення та точки знімальної геодезичної мережі. На схемі фотограмметричного згущення показують:

- межі аерознімання ділянок;

- осі маршрутів;

- вказують номери початкових та кінцевих знімків маршруту, дату виконання знімання та номер камери.

Також на схему можуть бути вписані:

- характеристики знімальних камер та приладів, що використовуються для визначення елементів орієнтування знімків;

- гідрографічна мережа із зазначенням місць польових відміток урізу води і проектних місць для фотограмметричних визначень. Дані місця позначаються з густотою в 2 – 2,5 рази більшою, ніж потрібно для зображення на плані;

- пункти ДГМ і точки знімального обґрунтування з обов’язковим виділенням замаркованих точок;

- межі маршрутів мереж та блоків;

- черговість обробки мереж по ділянці.

Стереопари для спостережень у межах маршруту необхідно скласти так, щоб вони були однаково орієнтовані щодо місцевості. Це означає, що одні маршрути потрібно спостерігати у порядку зростання номерів знімків, а інші в порядку спадання.

Камеральне дешифрування знімків в залежності від характеру та вивченості району може виконуватись до або в комплексі зі стереоскопічною рисовкою рельєфу та збором контурів або як окремий процес.

Стереоскопічна рисовка рельєфу виконується на аналітичних або цифрових приладах. Процес збору цифрової інформації по контурах виконується в одному із варіантів:

- монокулярно на цифровому фотограмметричному приладі пл. ортофотозображенню або по одиничному знімку з використанням наявної інформації про рельєф;

- стереоскопічно з використанням цифрових та аналітичних приладів.

Перший варіант виконується, як правило, при створенні топографічних карт масштабів 1:25000, 1:10000 або планів 1:5000 для горбистих і рівнинних районів. При зйомках населених пунктів з дрібною забудовою та при створенні планів масштабу 1:2000 на переважно рівнинній та горбистій незабудованій території, а також на території з малоповерховою забудовою.

Другий варіант передбачається при створенні топографічних карт і планів на горбисті, гірські та високогірні райони або на території з щільною багатоповерховою забудовою. Використання матеріали наземної фототеодолітної зйомки проектується при зйомці в масштабах 1:25000 і 1:10000 гірських районів при зйомці в масштабі 1:5000 і крупніше для складання топографічних та спеціалізованих планів.

Підготовка необхідних матеріалів і вихідних даних. Вихідними для фотограмметричної обробки є такі матеріали:

ü Вихідні негативи та діапозитиви на склі та плівці, якщо це передбачено технологією робіт;

ü Контрольні відбитки на фотопапері або збільшені відбитки у масштабі близькому до масштабу вихідного матеріалу;

ü Каталог координат та висот пунктів ДГМ, геодезичних мереж згущення, точок знімальної основи, отриманих геодезичними методами. На кожну опорну точку у вихідних матеріалах повинні бути присутніми абриси і детальний опис. Координати опорних точок повинні бути в тій системі координат, в якій передбачено створена ортофотокарта чи план. В іншому випадку необхідно виконати перерахунок координат.

ü Копія паспорта знімальної системи із зазначенням елементів внутрішнього орієнтування, еталонних координатних міток та інші відомості для традиційних та нетрадиційних камер.

ü Середнє значення висоти фотографування або середній масштаб аерознімання.

Підготовка матеріалів та вихідних даних включає виготовлення діапозитивів та відбитків збільшених до масштабу плану для дешифрування, нанесення на знімок опорних точок, обробку супутникових або інших бортових вимірювань, сканування знімків і перенесення цифрових вихідних даних на машинні носії. При виборі опорних точок необхідно дотримуватись наступних умов:

а) опорні точки повинні чітко розпізнаватись на знімку;

б) при суцільній підготовці знімків кількість опорних точок повинна бути не менше 5. Причому 4 опорні точки повинні бути розташовані по кутках знімка, що дозволяє найбільш точно визначити елементи зовнішнього орієнтування знімка або стереопари.

в) при фотограмметричній обробці можуть використовуватись координати центрів проектування, значення кутових елементів зовнішнього орієнтування, висот фотографування визначені в польоті.

Топографо-геодезичні роботи в Україні виконуються в СК-42, СК-63. Через відмінності параметрів еліпсоїдів виникає необхідність коректування даних GPS.

Для сканування знімків слід використати фотограмметричні сканери, що мають стабільний елемент роздільної здатності 5-15мкм і інструментальну похибку 3-5мкр. Допуск сканування як негативного фільму так і діапозитивного зображення, отриманого на фотоплівці або скляній пластинці.

Підготовка технічних заходів. Вона включає перевірку їх комплектності, калібровку та тестування, а також перевірку наявності та працездатності програмного забезпечення. Для виконання повір очних робіт використовують набір спеціальних тестів контрольних сіток, еталонних знімків, тощо. Особлива увага повинна приділятись контролю правильності на надійності роботи вузлів приладу, які відповідають за фіксацію плоских або просторових координат точок у системі фотограмметричного приладу або сканера. Також необхідно переконатись у відповідності систем координат пристрою вимогам програмного забезпечення. При необхідності передбачується перетворення даних з лівої системи координат в праву і навпаки.

Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...