Фотограмметрия и дистанционное зондирование

При аэрофототопографической съемке снимки местности получают путем ее фотографирования. Называют этот этап летносъемочным процессом или аэрофотосъемкой (АФС), осуществляют – с самолёта или другого летательного аппарата. Цель: получение не только фотоснимков, удовлетворяющих заранее поставленным требованиям, но и показаний специальных приборов, характеризующих их положение в момент экспонирования. В наземной фототопографической съемке фотографируют фототеодолитом, который устанавливается на штативе.

АФС можно классифицировать по количеству и расположению аэрофотоснимков (одинарная, маршрутная и площадная), положению оптической оси аэрофотоаппарата (плановая и перспективная) и масштабу фотографирования (крупномасштабная – 1: 10000 и крупнее, среднемасштабная и мелкомасштабная – 1: 35000 и мельче).

Одинарная АФС – фотографирование отдельных сравнительно небольших участков земной поверхности, когда аэрофотоснимки не перекрываются.

Рисунок 3 – Маршрутная аэрофотосъемка

Маршрутная АФС – такое фотографирование полосы местности, при котором смежные аэрофотоснимки взаимно связаны заданным продольным перекрытием Р (рисунок 3). Причем величина его достигает 60 и более процентов, поэтому возникают и зоны тройного перекрытия, что очень важно при фотограмметрической обработке снимков. Маршрутная АФС может быть прямолинейной, ломаной и криволинейной. Площадная (многомаршрутная) АФС – фотографирование участка земной поверхности, который не захватить одним маршрутом. В этом случае прокладываются несколько параллельных между собой аэрофотосъёмочных маршрутов (рисунок 4). При этом смежные маршруты перекрываются. Называют общую часть изображений на снимках поперечным перекрытием Q.

Плановой называют аэрофотосъемку, при которой стараются получать горизонтальные снимки, но получают наклонные с отклонением оптической оси АФА от вертикали не более 3°. Перспективной считают АФС при наклоне оптической оси на заданный и сравнительно больший угол.

Рисунок 4 – Аэрофотосъемка нескольких маршрутов

Основным видом аэрофотосъёмки является плановая АФС. Она производится в различных масштабах, которые зависят от высоты фотографирования Н и фокусного расстояния f АФА, в частности:

При получении снимков с поверхности земли в топографических целях местность фотографируют с разных точек пространства, но так, чтобы смежные снимки перекрывали друг друга. Оптические оси фототеодолита устанавливают при этом, как правило, горизонтально.

Накидным монтажом называется приближенное соединение контактных аэрофотоснимков перекрывающимися частями для получения непрерывного изображения местности. Накидной монтаж выполняют способом мельканий. Монтаж начинают с верхнего маршрута справа налево, чтобы были видны номера всех аэрофотоснимков. Для этого прикрепляют к щиту кнопками самый правый аэрофотоснимок. Затем путем быстрого и многократного отгибания верхнего аэрофотоснимка и перемещения его добиваются совмещения общих контуров в средней части перекрытия (рисунок 5).

Рисунок 5 – Составление накидного монтажа

Монтаж второго маршрута также начинают с правого крайнего снимка, укладывая его по общим точкам поперечного перекрытия с аэрофотоснимками предыдущего маршрута.

Продольное перекрытие Р

рассчитывают по формуле:

Р

= (l

?100 %)/l, (10)

где l

– размер перекрывающихся частей снимка; l – длина стороны снимка.

Продольное перекрытие снимков вычисляют или задают исходя из технологии фотограмметрической обработки снимков (или иных соображений). Значение его может быть 60, 70, 80, 90 %. Перекрытие между двумя снимками называют двойным. Зона перекрытия на трех снимках – тройное перекрытие и т. д. Для каждого стандартного значения продольного перекрытия определяют минимальные и максимальные пределы. 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 и обозначают В

.

Поперечное перекрытие Р

– это перекрытие снимков соседних маршрутов, которое обеспечивается расстоянием В

между ними. Поперечное перекрытие рассчитывают по формуле:

Р

= (l

?100 %)/l, (11)

где l

– размер перекрывающейся части снимков двух смежных маршрутов.

Минимальное поперечное перекрытие допускается 20 %.

Продольные и поперечные перекрытия позволяют проводить измерительные действия в центральной части снимка, где его геометрические и фотометрические искажения минимальны. Эту часть снимка называют рабочей площадью снимка. Рабочую площадь снимка, ограничиваемую линиями, проходящими через середины двойных продольных и поперечных перекрытий, называют теоретической (рисунок 6).

Рисунок 6 – Рабочая площадь снимка

Размер ее по оси х и у вычисляют по формулам:

B

= l (100 % – P

) / 100 %, (12)

B

= l (100 % – P

) / 100 %, (13)

где Р

и Р

– продольные и поперечные перекрытия.

Теоретическую рабочую площадь используют при расчетах.

При выполнении фотограмметрических работ используют практическую рабочую площадь.

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 аэрофотоснимков и фотограмметрическое качество материалов аэрофотосъемки.

Фотограмметрическое качество материалов аэрофотосъемки оценивают по следующим критериям:

1. Определение продольных и поперечных перекрытий. Размер перекрытий определяют с помощью специальной линейки для измерения перекрытия в процентах. Если аэрофотосъемка выполнена с продольным перекрытием 60 или 80 %, минимальное значение перекрытия допускается соответственно 56 и 78 %. Минимально допустимое поперечное перекрытие равно 20 %. Обычно определение перекрытий выполняют по накидному монтажу;

2. Непрямолинейность аэрофотосъемочного маршрута. Для ее определения сначала находят главные точки крайних снимков маршрута, за которые принимают пересечение линий, соединяющих противоположные координатные метки. Затем их соединяют прямой линией, измеряют расстояние L между ними (рисунок 7) и уклонение от этой прямой главной точки наиболее удаленного снимка. Это уклонение называют стрелкой прогиба маршрута.

Рисунок 7 – Схема определения непрямолинейности маршрута съемки

Отношение стрелки прогиба к длине маршрута, выраженное в процентах, есть непрямолинейность маршрута: