на каком этапе построения фототриангуляционной сети определяются параметры связи между
На каком этапе построения фототриангуляционной сети определяются параметры связи между
https://uralkamen-dvor.ru мы предлагаем заказать мраморный памятник.
Фототриангуляция
Фототриангуляция — метод определения координат точек местности по фотоснимкам.
Назначением фототриангуляции является сгущение геодезической сети с целью обеспечения снимков опорными точками, необходимыми для составления топографической карты, и решения ряда инженерных задач.
Фототриангуляция может быть пространственной, если определяют все три координаты точек, или плановой, если определяют только две координаты, характеризующие положение точки в горизонтальной плоскости. Для пространственной фототриангуляции необходимо построить общую модель местности, изобразившейся на данных снимках, и ориентировать её относительно геодезической системы координат (см. рисунок).
Эту задачу решают путём внешнего ориентирования снимков, т. е. установки их в такое положение, при котором соответственные проектирующие лучи пересекаются, а координаты полевых опорных точек равны их заданным значениям (способ связок). Общую модель создают также путём построения частных моделей по отдельным стереоскопическим парам снимков и соединения их по связующим точкам (способы независимых и частично зависимых моделей). При аналитическом решении задач пространственной фототриангуляции измеряют координаты точек снимков на монокомпараторе или стереокомпараторе и вычисляют координаты точек местности. Наиболее строгим и точным является способ связок, основанный на совместном уравнении фотограмметрических и геодезических измерений и показаний соответствующих приборов на борту съёмочного самолёта.
Для выполнения пространственной фототриангуляции аналоговым способом используют фотограмметрические приборы: стереограф, стереопроектор, автограф и др., позволяющие строить независимые или частично зависимые модели.
Плановая фототриангуляция основана на присущем снимкам с малыми углами наклона свойстве, заключающемся в том, что центральные углы с вершиной в главной точке снимка или вблизи этой точки практически равны соответствующим горизонтальным углам на местности. Плановую фототриангуляцию можно развить аналитическим способом, измерив на снимках центральные углы или координаты точек, или графическим способом при помощи восковок направлений, на которые перенесены углы со снимков (см. рисунок).
Также применяются маршрутная и блочная фототриангуляции. Наиболее эффективной является блочная, которая строится по нескольким или многим маршрутам с применением компьютерных технологий: она позволяет в большей степени разредить полевую подготовку снимков, чем маршрутная.
Lektsia_prostranstvennaya_fototriangulyatsia
1. Назначение и классификация методов пространственной фототриангуляции
2. Маршрутная фототриангуляция методом частично зависимых моделей,
методом независимых моделей
2.1 Метод частично зависимых моделей
2.2 Метод независимых моделей
3. Блочная фототриангуляция по методу независимых моделей (маршрутов)
4. Построение маршрутной и блочной фототриангуляции по методу связок
5. Требования построения сетей фототриангуляции
Назначение и классификация методов пространственной
Пространственной фототриангуляцией называют метод камерального сгущения съемочного обоснования путем построения и уравнивания фотограмметрической сети.
Основной целью пространственной фототриангуляции является максимальное сокращение объема полевых геодезических работ.
Фототриангуляция выполняется с целью сгущения опорной геодезической сети по снимкам. В результате фототриангуляции определяются геодезические координаты и высоты опорных точек, необходимых для последующей фотограмметрической обработки стереопар или одиночных снимков на фотограмметрических приборах и системах. В современных аналитических и цифровых фотограмметрических системах в качестве опорной информации для обработки снимков используются определенные в результате построения фототриангуляции значения элементов внешнего ориентирования снимков.
Для построения фототриангуляционной сети нужно выполнить следующие операции:
внутреннее ориентирование снимков;
взаимное ориентирование снимков;
определение фотограмметрических координат точек модели (построение начального звена);
построение следующего звена (взаимное ориентирование, определение фотограмметрических координат точек) и объединение его с предыдущим по точкам связи в зоне тройного продольного перекрытия;
внешнее (геодезическое) ориентирование маршрутной сети по опорным
точкам и перевычисление фотограмметрических координат точек в систему
Фототриангуляцию можно разделить на:
— маршрутную, в которой построение сети фототриангуляции производится по снимкам, принадлежащим одному маршруту;
— блочную, в которой сеть фототриангуляции строится из отдельных стереопар или снимков, принадлежащих нескольким маршрутам.
В зависимости от применяемых технических средств:
В настоящее время построение фототриангуляции осуществляется только аналитическим методом. В этом методе измерение снимков производится на стереокомпараторах, аналитических и цифровых стереофотограмметрических системах, а построение фототриангуляции производится на компьютерах.
Методы аналитической фототриангуляции:
частично зависимых моделей;
2. Маршрутная фототриангуляция методом частично зависимых
моделей, методом независимых моделей
2.1 Метод частично зависимых моделей
взаимное ориентирование первой пары снимков;
передача элементов внешнего ориентирования от левого аэроснимка к правому;
построение первой модели;
построение последующей модели (взаимное ориентирование, передача элементов внешнего ориентирования, определение фотограмметрических координат точек модели и правого центра фотографирования);
приведение модели к масштабу предыдущей;
обработка последующих моделей;
геодезическое ориентирование маршрутной сети.
2.2 Метод независимых моделей
Маршрутная фототриангуляция методом независимых моделей выполняется
1. Строят независимые модели по смежным (соседним) снимкам
Построение независимых моделей производится в два этапа. Сначала
определяют элементы взаимного ориентирования снимков, а затем строят
При построении независимых моделей обычно используют систему
принимают равными нулю ( b y
модели в модель маршрута, путем
последовательного присоединения моделей к первой модели. В этом случае все
точки модели маршрута определяются в системе координат первой модели,
которую в дальнейшем будем называть системой координат модели и обозначать
Ом Хм Yм Zм. Объединение моделей производят по связующим точкам, общим для
двух смежных моделей.
Связующие точки измеряют в зонах тройного перекрытия снимков (рис. 2).
— связующая точка Построение модели маршрута производится путем последовательного
присоединения моделей к первой модели. Этот процесс выполняется в два этапа.
Сначала определяют элементы внешнего ориентирования присоединяемой модели в системе координат модели маршрута (знаменатель масштаба модели).
i – номер присоединяемой модели (i = 2,3…n).
Для определения элементов внешнего ориентирования модели необходимо не менее 3 связующих точек. В качестве связующей точки обязательно используется центр проекции S общего для двух соседних моделей снимка.
После определения элементов внешнего ориентирования модели определяют координаты точек присоединяемой модели в системе координат модели маршрута.
Необходимо отметить, что координаты связующих точек и общего для соседних моделей центра проекции снимка S в системе координат модели маршрута определяются дважды (по двум соседним моделям). Разности этих координат X,
Y, являются критерием точности построения модели маршрута и позволяют выявить грубые измерения.
Рисунок 3 В качестве окончательного значения координат точек модели маршрута
берутся их средние значения из двух определений.
На рисунках 3 и 4 приведены иллюстрации процесса объединения моделей.
3. Производят внешнее ориентирование модели маршрута по опорным точкам.
Внешнее ориентирование модели маршрута производится по опорным точкам в два этапа.
Сначала определяют элементы внешнего ориентирования модели маршрута
построенной по стереопаре снимков.
После определения элементов внешнего ориентирования модели маршрута вычисляют координаты точек модели маршрута в системе координат объекта.
4. При необходимости устраняют систематические искажения сети по опорным точкам.
3. Блочная фототриангуляция по методу независимых моделей (маршрутов)
Блочная фототриангуляция по методу независимых маршрутов выполняется
следующим образом. Сначала строят модели маршрутов по методике, изложенной в вопросе 2, а затем объединяют их в блочную сеть по связующим точкам,
расположенным в межмаршрутном перекрытии, с одновременным их внешним ориентированием по опорным точкам (рис. 5):
— связующая точка,
4. Построение маршрутной и блочной фототриангуляции по методу
С геометрической точки зрения сеть фототриангуляции по методу связок строится под условием пересечения соответственных проектирующих лучей связок в точках объекта (рис. 6):
В способе связок вся сеть строится и уравнивается одновременно по всем аэро-
Для каждой точки снимка, которая включается в фотограмметрическую сеть,
составляют два уравнения вида (формулы, выражающие обратную связь между координатами точек снимка и местности), число которых соответственно будет в два раза больше числа взятых точек:
Для каждой из связующих точек, находящихся в зонах тройных продольных перекрытий, можно составить, таким образом шесть уравнений (по два уравнения для каждого из трех перекрывающихся снимков).
Способ связок характерен тем, что позволяет построить сеть пространственной фототриангуляции без определения элементов взаимного ориентирования снимков.
5. Требования к построению сетей фототриангуляции
Исходными данными для построения сети фототриангуляции являются:
— диапозитивы аэрофотоснимков изготовленные контактным методом с исходных негативов (аэрофильма) на стеклянных фотопластинах или фотопленке;
— каталог координат опорных точек и контактные отпечатки снимков с опознанными и наколотыми на них опорными точками. Для каждой опорной точки должен быть составлен абрис и описание места расположения опорной точки.
Составление проекта заключается в выборе и наколе на контактном отпечатке точек сети фототриангуляции необходимых для построения сети.
Кроме того на снимках выбираются и накалываются точки необходимые для последующей фотограмметрической обработки снимков на стереофотограмметрических приборах и трансформирования снимков.
На каждой стереопаре выбираются 12-18 точек, расположенных в стандартных зонах (зона перекрытия), служащих для построения моделей по стереопарам снимков.
В зонах тройного перекрытия снимков выбираются связующие точки.
Оптимальным считается выбор в зоне тройного перекрытия снимков 6-9 точек.
Связующие точки в межмаршрутном перекрытии снимков желательно располагать по разные стороны от середины зоны перекрытия.
Для построения маршрутных фотограмметрических сетей необходимо, чтобы фактическое продольное перекрытие снимков было порядка 60%. Для блочных фотограмметрических сетей при таком же продольном перекрытии снимков поперечное перекрытие их должно составлять порядка 30% или более.
При выборе точек следует соблюдать следующие требования:
— выбранная точка должна изображаться на возможно большем числе смежных снимков;
— соседние точки должны располагаться на снимке на расстоянии друг от друга не менее 0,05 его базиса;
— точки в зонах тройного, четвертного и т. д. перекрытий снимков желательно располагать не на одной прямой;
— точка, изобразившаяся на нескольких маршрутах, должна быть включена в фототриангуляционную сеть в каждом из них;
— точки не должны располагаться ближе 10 мм от края снимка.
Обработку стереопар следует вести строго последовательно согласно их расположению в маршрутной схеме.
Технология построения сетей фототриангуляции
1.7.1. Фототриангуляция должна выполняться путем построения блочных или маршрутных фотограмметрических сетей. При многомаршрутной, площадной аэросъемке формируются и уравниваются блочные сети.
1.7.1.1. Для построения маршрутных фотограмметрических сетей необходимо, чтобы фактическое продольное перекрытие снимков было порядка 60%. Для блочных фотограмметрических сетей при таком же продольном перекрытии снимков поперечное перекрытие их должно составлять порядка 30% или более.
1.7.1.2. Если фотограмметрическое сгущение выполняется с целью определения плановых координат и высот точек местности, то для обработки предпочтение следует отдавать снимкам, полученным широкоугольными и сверх широкоугольными съемочными камерами. При фотограмметрическом сгущении планового обоснования могут использоваться снимки, полученные нормальноугольными съемочными фотокамерами.
1.7.2. В фотограмметрические сети включают:
а) пункты геодезических сетей и точки съемочного обоснования, а также опорные фотограмметрические точки, определяемые при построении фотограмметрических сетей по каркасным маршрутам;
б) основные фотограмметрические точки (в углах моделей), используемые как опорные или контрольные при последующей обработке отдельных моделей или снимков на процессах составления оригинала и трансформирования снимков;
в) ориентировочные точки, по которым осуществляется внешнее ориентирование снимков и создаются отдельные модели, т.е. элементарные звенья сети;
г) связующие точки, лежащие в зоне тройного перекрытия снимков и служащие для соединения соседних элементарных звеньев при формировании маршрутной сети;
д) общие точки, предназначенные для объединения перекрывающихся маршрутных сетей в блок;
е) точки для связи со смежными участками;
ж) точки на урезах вод и наиболее характерные* точки местности, отметки которых должны быть подписаны на карте или плане. (* При большом числе характерных точек часть из них определяется в процессе стереорисовки рельефа на фотограмметрических приборах);
и) дополнительные точки, служащие для придания большей жесткости отдельным элементарным звеньям и сети в целом.
1.7.2.1. Точки для взаимного ориентирования снимков размещают группами по 2-3 в шести стандартных зонах стереопары. Радиус стандартной зоны может составлять порядка 0,1 размера базиса фотографирования в масштабе снимка.
1.7.2.2. Число связующих точек для соединения моделей в маршрутную сеть должно быть не менее пяти-шести в полосе тройного продольного перекрытия.
1.7.2.3. Общие точки для соединения маршрутов в блок размещают равномерно по всей полосе поперечного перекрытия. Количество таких точек зависит от ширины полосы, но в любом случае с каждой стороны стереопары следует намечать не меньше 3 точек при 30% поперечном перекрытии и не менее 6 точек при 60% поперечном перекрытии.
1.7.2.4. Фотограмметрические точки разного назначения должны по возможности совмещаться. Общее число их на стереопару при стандартных продольном и поперечном перекрытиях должно быть не меньше 30 при автоматического отождествления идентичных точек снимков и не меньше 20, если стереоскопические измерения снимков выполняет непосредственно исполнитель, работающий на фотограмметрическом приборе.
1.7.2.5. При выборе точек следует соблюдать следующие требования:
— выбранная точка должна изображаться на возможно большем числе смежных снимков;
— соседние точки должны располагаться на снимке на расстоянии друг от друга не менее 0,05 его базиса;
— точки в зонах тройного, четвертного и т. д. перекрытий снимков желательно располагать не на одной прямой;
— точка, изобразившаяся на нескольких маршрутах, должна быть включена в фототриангуляционную сеть в каждом из них;
— точки не должны располагаться ближе 10 мм от края снимка.
1.7.3. Для измерения координат точек снимков используются автоматизированные компараторы, аналитические и цифровые фотограмметрические приборы, удовлетворяющих требованиям приложения 4. Порядок измерения точек сети и координатных меток и форматы записи результатов измерений определяются требованиями используемой программы обработки.
1.7.3.1. Измерения на автоматизированных стереокомпараторах выполняют одним или двумя приемами в зависимости от точности прибора.
Визирование на координатные меткиможно осуществлять монокулярно или стереоскопически. В любом случае в момент снятия отсчетов со шкал прибора и левая, и правая измерительная марка должны точно совмещаться с изображением координатной метки на своем снимке.
1.7.3.2. При измерениях на аналитических фотограмметрических приборах искусственное маркирование обязательно выполняется только для общих точек смежных маршрутов. Для связующих точек, изображающихся на снимках одного маршрута, может использоваться как традиционное физическое маркирование точек, так и цифровое. Если позволяет конструкция прибора, то для повышения производительности работ используется способ измерений стереопар с переключением внутреннего базиса наблюдательной системы на внешний.
1.7.3.3. Фотограмметрическое сгущение опорной сети с использованием цифровых фотограмметрических приборов требует наличия растровых изображений снимков или их фрагментов. Растровое изображение может быть получено как непосредственно в процессе выполнения аэро- или космической съемки цифровыми камерами, так и путем сканирования снимков, полученных традиционными съемочными фотокамерами. В этом случае подбирается величина элемента сканирования (пикселя) снимков, исходя из требуемой точности определения координат точек сгущения. Требования к сканерам и сканированию снимков приведены в приложениях 4 и 6. Физическое маркирование точек снимков при использовании цифровых фотограмметрических приборов не требуется.
Для измерения на цифровых фотограмметрических приборах следует применять метод автоматического отождествления точек на смежных снимках. В зависимости от используемого программного обеспечения автоматическое отождествление может выполняться для двух, трех и т.д. (до шести или более) снимков, на которых изображается измеряемая точка.
1.7.4. Обработку стереопар следует вести строго последовательно согласно их расположению в маршрутной схеме. В этом случае уже обработанные стереопары будут защищены от порчи, так как редактирование положения точек будет выполняться всегда только на правом снимке.
1.7.5. В состав исходной информации для программы фототриангуляции кроме паспортных данных съемочной камеры, измеренных на снимках координат точек и координатных меток, а также каталога координат опорных и контрольных точек могут входить:
а) длины и азимуты отрезков, превышения между объектами местности;
б) координаты центров проектирования снимков, определяемые по наблюдениям спутниковых систем ГЛОНАСС илиGPS;
в) значения угловых элементов внешнего ориентирования снимков, высот фотографирования и высот центров проекции над изобарической поверхностью или их функции, определенные в полете.
Исходная информация для уравнивания переносится в компьютерный файл с помощью вспомогательных программных средств, прилагаемых к программе фототриангуляции, или текстовых редакторов. Комплектование материалов для обработки и сама обработка ведутся в соответствии с требованями руководства по эксплуатации используемой программы.
1.7.6. При одинаковой геометрической схеме блока и сопоставимом качестве снимков используемый программный продукт для построения фототриангуляции должен обеспечивать стабильную (одного порядка) точность сгущения, выраженную в масштабе снимков, независимо от масштаба картографирования, физико-географических условий района работ и условий аэросъемки.
Используемая программа для уравнивания фотограмметрических сетей должна обеспечивать надежное определение пространственных координат точек сети различного размера и конфигурации. Важно, чтобы программа предоставляла возможности интерактивного редактирования исходных данных (включение, исключение, изменение данных).
Уравнивание сети может выполняться на основе либо условий компланарности и масштаба, либо условий коллинеарности проектирующих лучей связок. При правильной организации вычислительного процесса оба вида уравнивания приводят к одинаковым результатам.
В реальных программах фототриангуляционные сети создаются двумя способами:
— посредством совместного уравнивания полной совокупности геодезических, фотограмметрических и других измерений на всю сеть;
— путем предварительного формирования отдельных частей сети (одиночных моделей, триплетов, маршрутных сетей) и последующего объединения таких частей в более крупное построение.
Теоретически первый вариант предпочтительнее и он рекомендуется в качестве основного. На практике, однако, на точность окончательных результатов влияют в большей степени погрешности съемочного обоснования и стереоизмерений, нежели эксплуатационные возможности и алгоритмы различных программ. Поэтому повышения качества продукции следует добиваться, в первую очередь, за счет сокращения погрешностей измерений.
Работоспособность программ проверяется по контрольным примерам. Общие требования к программному продукту для фототриангуляции сформулированы в приложении 5.
1.7.7. Процесс построения сетей пространственной фототриангуляции должен контролироваться путем анализа значений и распределения погрешностей измеренных величин и их функций, выявленных на всех этапах построения и уравнивания:
— внутреннего ориентирования снимков;
— взаимного ориентирования снимков;
— построения маршрутных сетей;
— соединения смежных маршрутов;
— построения блочных сетей.
Критерием точности служат значения максимальных и средних погрешностей измеренных и определяемых величин. Для выявления грубых погрешностей на каждом этапе построения сети следует руководствоваться не только ее значением на точке, но и положением этой точки на снимке и положением в сети относительно других точек.
1.7.7.1. На стадии внутреннего ориентирования снимков величина коэффициентов деформации должна отличаться от единицы не более чем на несколько единиц четвертого после десятичной точки знака, а их разность по осям Х и У не должна превышать нескольких единиц пятого знака. Если эта разность больше, следует искать причину и устранить ее влияние.
1.7.7.3. Средние погрешности переноса общих точек с маршрута на маршрут, выявленные при уравнивании свободного фототриангуляционного блока, не должны превышать 40 мкм при использовании стереомаркирующего прибора или цифровой идентификации общих точек и 60 мкм при переносе общих точек с помощью интерпретоскопа.
1.7.7.4. Качество сетей, уравненных по опорным данным, оценивается по следующим критериям:
а) по остаточным расхождениям фотограмметрических и геодезических координат на опорных точках;
б) по расхождениям фотограмметрических и геодезических координат контрольных геодезических точек, не использованных при уравнивании сетей;
в) по разности бортовых данных и фотограмметрических значений соответствующих величин;
г) по остаточным погрешностям условий компланарности.
Средние расхождения уравненных высот и геодезических отметок контрольных точек не должны превышать:
Средние расхождения в плановом положении контрольных точек не должны быть более 0,3 мм.
1.7.7.7. Средние расхождения высот на общих точках смежных маршрутов не должны превышать:
Средние расхождения в плановом положении общих точек смежных маршрутов не должны быть более 0,5 мм в масштабе карты (плана).
1.7.7.8. Остаточные погрешности условий коллинеарности в фототриангуляционных сетях, уравненных по опорным данным, не должны превышать аналогичные значения, полученные в свободных маршрутных сетях, более чем в 2 раза. Для таких погрешностей должен соблюдаться закон нормального распределения, т.е. количество погрешностей в каждом следующем интервале их должно быстро уменьшаться. Предельные значения погрешностей не должны превосходить утроенных средних значений, причем количество предельных погрешностей должно быть не более 1% общего числа их.
1.7.7.9.Средние разности бортовых данных и фотограмметрических значений соответствующих величин должны лежать в пределах удвоенной точности бортовых систем.
1.7.7.10. При превышении допустимых значений погрешностей анализируют измерения, а также правильность координат опорных и контрольных точек. При выявлении погрешностей или грубых промахов результаты должны быть откорректированы, а процесс уравнивания фототриангуляции выполнен повторно. При повторении процесса уравнивания блочной сети результаты каждого предыдущего счета следует использовать как стартовые для очередного, последующего счета.
Кроме основного каталога, составляют каталог координат контрольных фотограмметрических точек для проверки оригиналов созданных цифровых карт (планов) Отделом технического контроля.
Результаты оценки должны быть записаны в формуляры трапеций и в технический отчет. Отчет должен содержать сведения о методике исполнения работ по фотограмметрическому сгущению опорной сети, качестве сетей и итоговой точности определения координат.
Исходные данные и полученные окончательные результаты фототриангуляции следует сохранять в текстовом формате и форматах программ обработки путем создания архивной копии файлов на машинных носителях.