§3.7. технология построения сетей фототриангуляции
Ниже приводится технология построения сетей фототриангуля- ции и требования к выполнению всех этапов построения сети согласно
«Инструкции …».
инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов
7.7.1. Фототриангуляция должна выполняться путем построения блочных или маршрутных фотограмметрических сетей. При многомаршрутной, пло- щадной аэросъемке формируются и уравниваются блочные сети.
7.7.1.1. Для построения маршрутных фотограмметрических сетей необ- ходимо, 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.
7.7.1.2. 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.
7.7.2. в фотограмметрические сети включают:
а) пункты геодезических сетей и точки съемочного обоснования, а также опорные фотограмметрические точки, определяемые при построении фото- грамметрических сетей по каркасным маршрутам;
б) основные фотограмметрические точки (в углах моделей), используемые как опорные или контрольные при последующей обработке отдельных моде- лей или снимков на процессах составления оригинала и трансформирования снимков;
в) ориентировочные точки, по которым осуществляется внешнее ориенти- рование 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 ха- рактерных точек часть из них определяется в процессе стереорисовки рельефа на фотограмметрических приборах);
з) закрепленные на местности точки инженерного назначения, координаты которых должны быть определены при фототриангулировании (при съемках в масштабах 1:5000–1:500);
и) дополнительные точки, служащие для придания большей жесткости отдельным элементарным звеньям и сети в целом.
7.7.2.1. Точки для взаимного ориентирования снимков размещают груп- пами по 2–3 в шести стандартных зонах стереопары. Радиус стандартной зоны может составлять порядка 0,1 размера базиса фотографирования в масштабе снимка.
7.7.2.2. Число связующих точек для соединения моделей в маршрутную сеть должно быть не менее пяти-шести в полосе тройного продольного пере- крытия.
7.7.2.3. Общие точки для соединения маршрутов в блок размещают равно- мерно по всей полосе поперечного перекрытия. Количество таких точек зависит от ширины полосы, но в любом случае с каждой стороны стереопары следует намечать не меньше трех точек при 30% поперечном перекрытии и не менее шести точек при 60% поперечном перекрытии.
7.7.2.4. 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 авто- матическом отождествлении идентичных точек снимков и не меньше 20, если
стереоскопические измерения снимков выполняет непосредственно исполни- тель, работающий на фотограмметрическом приборе.
7.7.2.5. 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 жела- тельно 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.
7.7.2.6. Точки сети следует выбирать при стереоскопическом рассматрива- нии снимков с увеличением не менее 4–6х. Их размещают на плоских участках и совмещают с надежно отождествляемыми контурами. Не допускается выбор точек на крутых скатах, затененных участках оврагов и лощин; последние определяют только в качестве характерных, если это обусловлено назначением съемки (например, при съемке масштаба 1:2000 для целей мелиорации). При автоматическом отождествлении идентичных точек они должны выбираться с учетом требований программного обеспечения (схожесть на всех перекры- вающихся снимках по геометрии, фототону, разности контрастов и др.).
7.7.3. Для измерения координат точек снимков используются автомати- зированные 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.
7.7.3.1. Измерения на автоматизированных стереокомпараторах выполня- ют одним или двумя приемами в зависимости от точности прибора.
визирование на координатные метки можно осуществлять монокулярно или стереоскопически. в любом случае в момент снятия отсчетов со шкал прибора и левая, и правая измерительные марки должны точно совмещаться с изображением координатной метки на своем снимке.
Измерениям связующих и общих точек должно предшествовать их ис- кусственное маркирование с использованием стереомаркирующих приборов или интерпретоскопа. Такие точки маркируют при стереоскопическом рас- сматривании снимков с увеличением не менее 8–12×. Точки маркируют на левом снимке каждой стереопары, диаметр маркировки не должен превышать 0,04–0,05 мм. вначале маркируют общие точки в поперечном перекрытии маршрутов, а затем все остальные точки вне поперечного перекрытия марш- рутов. Отождествление идентичных точек и их искусственное маркирование необходимо выполнять с максимально возможной точностью и тщательно
контролировать. Каждая связующая и общая точка в пределах маршрута маркируется один раз.
7.7.3.2. При измерениях на аналитических фотограмметрических при- борах искусственное маркирование обязательно выполняется только для общих точек смежных маршрутов. Для связующих точек, изображающихся на снимках одного маршрута, может использоваться как традиционное фи- зическое 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.
7.7.3.3. Фотограмметрическое сгущение опорной сети с использованием цифровых фотограмметрических приборов требует наличия растровых изо- бражений 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, получен- ных 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 марки- рование 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.
7.7.4. Обработку стереопар следует вести строго последовательно соглас- но 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.
7.7.5. в состав исходной информации для программы фототриангуляции кроме паспортных данных съемочной камеры, измеренных на снимках коор- динат 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 на-
блюдениям спутниковых систем ГлОНаСС или GPS;
в) значения угловых элементов внешнего ориентирования снимков, высот фотографирования и высот центров проекции над изобарической поверхностью или их функции, определенные в полете.
При условии, что точность координат центров проектирования, выра-
женная в масштабе снимков, сопоставима с измерительной точностью самих снимков, использование при фототриангулировании таких координат в каче- стве дополнительной исходной информации позволяет существенно сократить необходимое число опорных точек. На блок среднего размера (10 маршрутов по 15 стереопар) в этом случае необходимо определять не менее пяти планово- высотных опознаков, располагая их по схеме «конверт». При большем размере блока и повышенных требованиях к точности сети количество необходимых опознаков увеличивается. в первую очередь дополнительные опознаки следует располагать в середине сторон блока, а затем – равномерно по площади его.
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 требо- ванями руководства по эксплуатации используемой программы.
7.7.6. При одинаковой геометрической схеме блока и сопоставимом качестве снимков используемый программный продукт для построения фототриангуляции должен обеспечивать стабильную (одного порядка) точ- ность 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 компла- нарности 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:
1) посредством совместного уравнивания полной совокупности геодези- ческих, фотограмметрических и других измерений на всю сеть;
2) путем предварительного формирования отдельных частей сети (оди- ночных 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 ре- зультатов влияют в большей степени погрешности съемочного обоснования и стереоизмерений, нежели эксплуатационные возможности и алгоритмы различных программ. Поэтому повышения качества продукции следует до-
биваться, в первую очередь, за счет сокращения погрешностей измерений.
Работоспособность программ проверяется по контрольным примерам. Общие требования к программному продукту для фототриангуляции сфор- мулированы в приложении 5.
7.7.7. Процесс построения сетей пространственной фототриангуляции должен контролироваться путем анализа значений и распределения погреш- ностей измеренных величин и их функций, выявленных на всех этапах по- строения и уравнивания:
внутреннего ориентирования снимков; взаимного ориентирования снимков; построения маршрутных сетей; соединения смежных маршрутов; построения блочных сетей.
Критерием точности служат значения максимальных и средних погреш- ностей измеренных и определяемых величин. Для выявления грубых погреш- ностей 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.
7.7.7.1. На стадии внутреннего ориентирования снимков величина коэффи- циентов 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.
7.7.7.2. На стадии взаимного ориентирования снимков среднее значение остаточных поперечных параллаксов не должно превышать 7 мкм. На стадии построения свободной маршрутной сети средние квадратические расхожде- ния координат связующих точек, вычисленные в смежных стереопарах не должны превышать в плане 15 мкм, а по высоте – 15 мкм, умноженных на отношение фокусного расстояния фотокамеры к базису фотографирования на снимке. Средние квадратические значения остаточных погрешностей условий компланарности на точках снимков в свободной маршрутной сети также не должны превышать 10 мкм.
7.7.7.3. 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.
7.7.7.4. 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 со-
ответствующих величин;
г) по остаточным погрешностям условий компланарности.
7.7.7.5. Для каркасных маршрутов остаточные средние погрешности высот на опорных геодезических точках после внешнего ориентирования не должны превышать 0,15 высоты сечения рельефа, а погрешности плановых координат – 0,15 мм в масштабе карты (плана). Средние расхождения между фотограмметрическими высотами контрольных точек и их геодезическими отметками не должны быть более 1/5 высоты сечения рельефа, а расхождения в плане – 0,25 мм в масштабе карты (плана). Число предельных расхождений, равных удвоенным средним, не должно быть более 5 %. При соблюдении указанных допусков данные из каркасного маршрута могут использоваться для уравнивания заполняющей фотограмметрической сети. Точки с бóльшими расхождениями плановых координат или высот исключают.
7.7.7.6. Остаточные средние расхождения высот на опорных геодезических точках после внешнего ориентирования маршрутной или блочной сети не долж- ны превышать 0,15 высоты сечения рельефа, а плановых координат – 0,2 мм в масштабе карты (плана).
Средние расхождения уравненных высот и геодезических отметок кон- трольных точек не должны превышать:
а) 0,2 hсеч — при съемках с высотой сечения рельефа 1 м, а также при съемках в масштабах 1:1000 и 1:500 с сечением 0,5 м;
б) 0,25 hсеч — при съемках с высотой сечения рельефа 2 и 2,5 м, а также при съемках в масштабах 1:2000 и 1:5000 с сечением 0,5 м;
в) 0,35 hсеч — при съемках с высотой сечения рельефа 5 и 10 м.
Средние расхождения в плановом положении контрольных точек не должны быть более 0,3 мм. Предельно допустимые расхождения, равные уд- военным средним, могут встречаться не чаще чем в 5% случаев в открытых районах и 10% — в залесенных районах.
7.7.7.7. Средние расхождения высот на общих точках смежных маршрутов не должны превышать:
а) 0,4 hсеч — при съемках с высотой сечения рельефа 1 м, а также при съемках в масштабах 1:1000 и 1:500 с сечением 0,5 м;
б) 0,5 hсеч — при съемках с высотой сечения рельефа 2 и 2,5 м, а также при съемках в масштабах 1:2000 и 1:5000 с сечением 0,5 м;
в) 0,7 hсеч — при съемках с высотой сечения рельефа 5 и 10 м.
Средние расхождения в плановом положении общих точек смежных маршрутов не должны быть более 0,5 мм в масштабе карты (плана).
7.7.7.8. Остаточные погрешности условий коллинеарности в фототриан-
|
гуляционных 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 рас- пределения, 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.
7.7.7.9. Средние разности бортовых данных и фотограмметрических значений соответствующих величин должны лежать в пределах удвоенной точности бортовых систем.
7.7.7.10. При превышении допустимых значений погрешностей анализи- руют 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 очеред- ного, последующего счета.
7.7.8. После завершения процесса фототриангулирования по результатам его составляют каталоги координат точек фотограмметрического сгущения, элементов внешнего (а для цифровых систем и внутреннего) ориентирования снимков и проводят оценку их точности. К каталогу прилагается комплект фотоабрисов точек.
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.
 |
Глава 4
 |
цифровое трансформирование кадровых снимков