1 / 4 1 2 3 4

24.Масштаб наклонного снимка равнинной местности.

Дата: 2025-06-02; Просмотры: 20

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

1. Фотограмметрия: определение, назначение, краткие исторические сведения

Фотограмметрия – техническая наука изучающая методы определения размеров формы и положения объектов на плоскости или в пространстве по их фотографическому или нефотографическому изображению.

Фотограмметрия получила наибольшее развитие в решении мониторинга территорий, при проектных изысканиях, формы и содержании объектов, при решении дорожной планировки территории, проведении обмерных работ существующих архитектурных объектов.

Краткие исторические сведения

Фотограмметрия появилась в середине XIX века. Применять фотографии для создания топографических карт впервые предложил французский геодезист Доминик Ф. Араго в 1840 г.

Начальный период развития фотограмметрий (до 1900 г.) характеризуется возникновением, разработкой ее основ и применением для решения локальных задач в интересах военной разведки и картографирования. В России методы фотограмметрии начали применять в последние десятилетия XIX в.

Второй этап развития фотограмметрии (с начала и до 60-х гг. XX в.) характеризуется становлением, развитием и массовым применением методов аэрофототопографической съемки на базе специальных фотограмметрических приборов.

Третий этап развития фотограмметрии (начало 1960-х до середины 1980-х гг.) характеризуется развитием и массовым использованием аналитических методов.

Широкое использование фотограмметрии в народном хозяйстве страны обусловлено следующими ее достоинствами:

1) высокой точностью измерений и информации об объекте

2) большой производительностью труда, достигаемой благодаря

измерению не самих объектов, а их изображения;

3) полной объективностью и достоверностью результатов измерений,

4) возможностью получения в короткий срок информации о

состоянии всего объекта и отдельных его частей.

5) возможностью изучения неподвижных, быстро или медленно

движущихся объектов, а также скоротечных или медленно проходящих

процессов

6) исследованием объектов дистанционным (бесконтактным) методом.

Современное состояние фотограмметрии характеризуется массовым применением цифровых методов обработки материалов аэро и космической съемки, базирующихся на достижениях аналитической фотограмметрии и теории компьютерного зрения, машинной графики и распознавания образов, теории сигналов и теории информаций, вычислительной геометрии и многих других отраслей знаний.

2. Фотоаппарат: назначение и устройство и основные характеристики.

Фотоаппарат— устройство для получения и фиксации неподвижных изображений материальных объектов при помощи света.

Состоит из: Корпус, к которому крепится объектив, кассета и элементы работы фотоаппарата.

Объектив – главная часть фотоаппарата, с его помощью строится изображение, снимаемого объекта.

Кассета – предназначена для размещения светочувствительного слоя.

Затвор – с помощью затвора регулируется выдержка, т.е. время в течении которого свет проходит через объектив и попадает на светочувствительный слой.

Диафрагма – предназначена для регулирования интенсивности светового потока, проходящего через объектив.

3. Фотообъектив. Его основные характеристики.

Фотографический объектив – представляет собой сложную оптическую систему, состоящую из комбинации собирательных и рассеивающих линз и предназначенную для получения действительного обратного изображения фотографируемого объекта. Все линзы объектива ограничены шаровыми поверхностями различных радиусов и центрированы относительно прямой, проходящей через центры кривизны всех линз. Эта прямая называется главной оптической осью, а совпадающий с ней луч - главным оптическим лучом.

Хроматическая операция – является следствием дисперсии света при прохождении им линз объектива.

Сферическая операция – возник из-за несовпадения фокусов крайнего и центрального лучей.

Дисторсия объектива – вызывает искажения подобия изображения. Является следствием искривлением хода луча при прохождении им объектива.

Если нет дисперсии α=α (tgα`/tgα >1, то дисторсия положительная)

Характеристики объектива:

1. Фокусное расстояние - изменение масштаба изображения

2. Угол поля изображения - центральная часть угла поля зрения, в котором изображение, снимаемого объекта будет получено максимально четко

3. Относительность отверстия – выражается отношением диаметра действительного отверстия объектива i к фокусному расстоянию.

1/(f/i)=1/K (K- число стоящее на объективе)

4. Светосила объектива – отношение освещенности, созданное объективом на освещенном слое, к яркости объекта.

J=E/B

5.Гиперфакальное расстояние – расстояние от объектива фотоаппарата до ближайшей границы снимаем объекта, где изображение будет всегда резким.

4. Основная формула оптики, масштаб изображения, разрешающая сила объектива.

1/f=1/d+1/D - Главная формула оптики

Разрешающая способность снимка – фактор, зависящий от разрешающей силы объектива фотокамеры и разрешающей способности эмульсионного слоя, характеризующий их свойство раздельно изображать

мелкие детали объекта.

Разрешающая сила объектива выражается наименьшим углом между лучами, изображающими две точки раздельно, или числом различимых линий на 1 мм изображения. В угловой мере разрешающая

сила объектива : Ф" = 140"/ d (2.9)

где d — диаметр отверстия объектива, выраженный в миллиметрах,

а в линейной мере: R = 16904 / f об (2.10)

где R=1/1d (d-толщина отдельно взятой линии)

Формулы (2.9) и (2.10) позволяют определить теоретическую разрешающую силу объектива. Фактическая разрешающая сила объектива значительно меньше теоретической. Это объясняется наличием в каждом объективе различных искажений. Также, разрешающая сила реального объектива ограничена дифракцией света.

Разрешающую способность можно определить различными способами:

1/R_c=1/R_{объектива}+1/R_{фотоаппарата}

По радиальным миррам, расположенным на фотоснимке, определяется по формуле:

R=N/ d

Где N – число черно-белых сегментов; П – 3.14; D – диаметр круга, расположенного на пересечении радиальных мирр (кружка нерезкости).

Масштаб изображения – отношение отрезка на плане к реальному расстоянию.

M=L/l=L_0*m/ l

5. Светочувствительные материалы: назначение и основные характеристики.

Светочувствительные материалы— химические соединения, вещества, биологические светочувствительные материалы, электронные устройства произвольной сложности, которые под действием электромагнитного излучения (в том числе — видимого света) меняют свои структурные или физико-химические свойства.

Назначение:

Негативный

Позитивный

Обращаемый

Основные свойства:

Светочувствительность- способность светочувствительного слоя создавать после экспонирования и проявления, фотоизображение.

Фотографическая широта - способность фотоматериала правильно воспроизводить интервал яркостей объекта съемки.

Коэффициент контрастности – показатель показывающий способность фотоматериала тем или иным различием почернений передавать различие яркостей объектов съемки.

Спектральная чувствительность - определяет степень реагирования эмульсионного слоя на различные цвета спектра.

Фотографическая вуаль - способность фотоматериала к почернению под воздействием проявителя даже в тех местах, на которые свет не действовал.

Разрешающая способность - характеризуется количеством линий, раздельно передаваемых на 1 мм эмульсионного слоя.

6. Светофильтры и светочувствительный материал: назначение и основные характеристики.

Светофильтры – оптические системы изменяющие спектральный состав и величину проходящего через них потока лучистой энергии в диапазоне от 0,1 – 30мкм 100-3000 км.

Видимый спектр 0.4 – 0.75 мкм

Светофильтры бывают:

· Монохроматические (пропуск лучи одной очень узкой зоны спектра)

· Субтрактивные (поглощающие лучи полной узкой зоны спектра)

· Селективные (пропуск лучи одной, но довольно широкой зоны спектра)

· Компенсационные (служащие для приближения цвето-чувствительной системы к зрительному восприятию человеческого глаза)

7. Фотографическая съемочная система: назначение и характеристика ее составных частей.

Фотограф съемочная система – совокупность технических средств регистрирующее электромагнитное излучение, поступающее от объекта (0.4 – 0.76 мкм)

Фотограф метод позволяет зафиксировать предмет или явление в определенный момент времени с послед его изучением по полученной фотографии.

ФСС состоит из: Фотоаппарата и Светочувствительного материала.

9.Разрешающая способность фотографических съемочных систем.

Разрешающую способность системы (объектив + эмульсионный слой), находят в результате фотографирования данным фотоаппаратом миры в лабораторных или полевых условиях.

Экспериментальные исследования показали, что между разрешающей силой объектива (R), разрешающей способностью эмульсионного слоя (N) и разрешающей способностью системы (объектив + эмульсионный слой) Ro существует связь:

1/R₀ = l /R + l/N

Разрешающая способность наземных снимков около 100 лин/мм, аэрофотоснимков — 50 лин/мм в центре и 20 лин/мм на краях. Величина R₀ существенно изменяется в зависимости от контраста миры, условий фотографирования и способов обработки фотоматериала. Кроме того, визуальная оценка качества изображения миры носит субъективный характер. Поэтому разрешающая способность определяется с невысокой точностью.

10.Негативный и позитивный фотографический процессы.

Для перевода скрытого изображения в видимое необходимо выполнить проявление в результате которого в экспонируемых частях светочувствительного слоя (где попал свет) галоидное серебро восстанавливается до металлического.

При фотографической съемке под действием света в различных участках светочувствительного слоя образуется незаметное глазом, так называемое скрытое изображение. Далее светочувствительный материал сначала проявляют, опуская в проявитель - специальный химический раствор, переводящий скрытое изображение в видимое. После споласкивания в воде пленку переносят во второй раствор, который удаляет из слоя остатки не подвергшегося освещению и не проявленного галогенного серебра. Этот раствор называется фиксажом, а процесс обработки в нем - фиксированием.

Описанный процесс химико-фотографической обработки называется негативным процессом, а полученное изображение - негативом. Изображение на негативе по светам и теням обратно объекту съемки.

Затем с негативов контактным или проекционным способом получают позитив.

Контактный способ печати – масштаб полученного позитива =масштабу негатива.

Проекционный способ – получение позитива с увеличением (Используют увеличители и фототрансформаторы)

Процесс изготовления позитива складывается из:

1)Экспонирования негативного материала, или фотопечати

2)Химико-фотографической обработки.

11.Краткие сведения по цветной фотографии.

Цветная фотография — совокупность способов получения фотографических изображений, воспроизводящих с некоторой точностью как яркостные, так и цветовые различия фотографируемых объектов.

При фотографическом процессе цвет получают 2 способами:

1.Аддитивный (сложение цветов)

Ч/Б съемка -> фотографируют один и тот же объект 3 раза с помощью С,К,З светофильтра

2. Субтрактивный (вычитание цветов)

Получение цвета путём вычитания из спектрально-равномерного белого цвета отдельных спектральных составляющих.

12.Аддитивный способ получения цвета.

Аддитивный способ, или способ сложения цветов, основанный на трёхцветовой теории зрения, даёт возможность получать все цвета и оттенки с помощью смешения (сложения) в определённых пропорциях трёх основных цветов: красного, зелёного и синего. Так, если одновременно проецировать на экран три различно окрашенных световых потока: красный, зелёный и синий, то соответствующим подбором яркости этих потоков можно получить любой цвет.

13.Субтрактивный способ получения цвета.

На практике цветное изображение из субтрактивного способа получают следующим образом: с чёрно-белых цветоделённых негативов обычным фотографическим путем печатают чёрно-белые цветоделенные позитивы, которые подвергают окраске в дополнительный цвет к цвету светофильтра данного негатива, и затем окрашенные позитивные изображения совмещают по их очертаниям на белой бумажной подложке или на прозрачной плёнке. В итоге получают цветное изображение, цвета которого приближаются к оригиналу. Относительная простота и некоторые другие преимущества субтрактивного метода привели к широкому внедрению его в фотографию.

14.Основные сведения по аэрофотосъемке.

Аэрофотосъемка – комплекс работ по фотографированию земной поверхности.

Выполняется с носителей аэрофотосъемочной аппаратуры.

Носители: самолеты ТУ134, А-30, Аи2, вертолеты К26,дельтопланы..

Состав работ по аэрофотосъемки:

1 Подготовит работы,

2 Аэро-фотографирование,

3 Первичная фотолабораторная и фотограмметрическая обработка.

Параметры фотограф: 1/m=f/H m,f,H

Классификация:

1. Маршрутная, выполняется полосой вдоль направлении съемочной трассы (дороги, трубопроводы, реки)

2. Многомаршрутная (сплошная) выполняется путем проложения ряда прямолинейных параллельных маршрутов залета.

Для облегчения вождения самолета и захода его с маршрута на маршрут заранее намечают на карте хорошо видимые с воздуха ориентиры.

По углу наклона съемочной оси фотоаппарата:

1 Горизонт съемка α=0^о ,

2 Гиростабилизированная съемка α=10-40`,

3 Плановая съемка α<3^o,

4 Перспективная съемка α>3^o

По масштабу:

1 Крупномасштабная крупнее 15000,

2 Среднемасштабная 15000-50000,

3 Мелкомасштабная 50000-200000,

4 Свехмелкомасштабная 200000-1000000

15.Базис фотографирования. Рассчитать значение В, если известны Px,H,f (формат снимка 18x18см).

Базисом фотографирования - называется расстояние, которое пролетает самолет между двумя соседними точками фотографирования. Базис фотографирования вычисляется по формулам:

B_x– продольный базис фотографирования по маршруту;

B_y– расстояние между осями двух смежных маршрутов;

α_x ,α_y– размеры продольной и поперечной стороны аэрофотоснимка;

M₀– знаменатель масштаба аэрофотосъемки.

16.Продольное и поперечное перекрытие снимков. Рабочая площадь аэрофотоснимка

Продольное – перекрытие между 2 соседними снимками одного маршрута

P_x> 56% P_x=60% 80%

Поперечное – перекрытие между снимками 2 соседних маршрутов.

P_y>20% P_y= 30%

Рабочая площадь снимка – площадь ограниченная линиями, проходящими по серединам продольного и поперечного перекрытия снимков.

Практическая рабочая площадь – площадь ограниченная линиями, проходящими через контурные точки местности, лежащие в углах теоретической раб площади.

17.Аэрофотоаппарат: назначение, устройство, принцип работы.

Аэрофотоаппарат (АФА) — специализированный оптико-механический прибор для аэрофотосъёмки, установленный на атмосферном летательном аппарате. Предназначен для ведения фоторазведки, контроля боевых действий, картографирования местности и других видов фотодокументирования.

Для топографической съемки – АФА-ТЭ, АФА-ТЭС-10,РС-30

Состав:

1) Объектив

2) Корпус (крепится к нижней части корпуса и содержит оптическую систему, в которую входит объектив, светофильтры, компенсатор сдвига изображения и др.)

3) Кадровое окно

4) Кассета (служит для размещения фотопленки и приведения ее светочувствительного слоя при экспонировании в соприкосновение с плоскостью прикладной рамки. В промежутке между экспозициями фотопленка перематывается с подающей катушки на принимающую.)

5) Пленка

6) Командный прибор (обеспечивает автомат работу АФА во время аэросъемки)

За время t должен быть выполнен цикл работы аэрофотоаппарата, включающее в себя: спуск затвора, отключение прижимного уст-ва, перемотка пленки, прижим пленки, взвод затвора.

Калибровка аэрофотоаппарата — процесс определения элементов внутреннего ориентирования и параметров дисторсии.

Дисторсия (искривление) — аберрация оптических систем, при которой линейное увеличение изменяется по полю зрения. При этом нарушается подобие между объектом и его изображением.

18.Основные параметры аэрофотосъемки и их определение.

Фокусное расстояние – с его помощью можно менять масштаб изображения. Можно предвычислить ожидаемый масштаб и расстояние до объекта съемки.

Масштаб - отношение отрезка на плане к отрезку на местности.

Высота фотографирования - для того, чтоб определить высоту фотографирования аэроснимка, необходимо иметь карту на этот участок местности и знать фокусное расстояние камеры фотоаппарата. Выбираются две пары точек на снимке и на карте. По возможности эти пары точек должны располагаться как можно дальше друг от друга. Прямые, соединяющие эти пары точек, должны проходить как можно ближе к главной точке снимка.

19.Элементы центральной проекции.

Пространственный чертеж линейной перспективы

Е - предметная плоскость, содержащая проектируемые объекты (соответствует снимку местности или объекту)

Р - картинная плоскость, в которой строится изображение объектов (плоскость снимка);

S - центр проекции (в фотограмметрии - узловая точка объектива);

ТТ - основание картины, или ось перспективы, линия пересечения предметной и картинной плоскостей;

W - плоскость главного вертикала, проходящая через центр проекции S перпендикулярно к предметной E и картинной плоскостям P;

Vo- главная точка основания картины, точка пересечения основания картины ТТ с плоскостью главного вертикала W;

Е' - плоскость действительного горизонта, проходящая через центр

проекции S параллельно предметной плоскости;

hihi - линия действительного горизонта, пересечение картинной

плоскости и плоскости действительного горизонта;

i - главная точка схода, пересечение линии действительного горизонта

hihi с плоскостью главного вертикала;

о - главная точка картинной плоскости (аэроснимка), точка пересечения

главной оптической оси с картинной плоскостью

Sо - главная оптическая ось съемочной камеры, проходящая через центр

проекции перпендикулярно картинной плоскости (отрезок

Sо равен фокусному расстоянию съемочной камеры /);

n - точка надира, точка пересечения картинной плоскости с отвесной линией,

опущенной из центра проекции;

N - проекция точки надира, точка пересечения предметной плоскости с

отвесной линией, опущенной из центра проекции (в фотограмметрии отрезок

соответствует высоте фотографирования);

с — точка нулевых искажений, точка пересечения биссектрисы

угла наклона картинной плоскости, отсчитываемого в точке S, с главной вертикалью;

20.Перспектива точки, прямой и отвесной линии на чертеже линейной перспективы.

Пусть в предметной плоскости дана прямая АВ, и требуется построить ее проекцию аb в картинной плоскости.

Искомая проекция аb лежит в проектирующей плоскости Q, проходящей через центр проекции S и прямую АВ, потому для ее нахождения достаточно построить плоскость и провести проектирующие лучи SА и SВ .

Поскольку прямая АВ принадлежит плоскостям Е и Q, то линией их пересечения является продолжение прямой до ее пересечения с основанием картины ТТ в точке l.

Плоскость Q пересекает плоскость действительного горизонта Е'

по прямой S_i причем, отрезок S_i параллелен исходной прямой

АВ, поскольку оба они лежат в параллельных плоскостях Е и Е'.

Точки i₁ и I принадлежат картинной Р и проектирующей Q плоскостям, и потому соединяющая их прямая i₁l является линией пересечения плоскостей Р и Q.

Теперь для нахождения искомой проекции аb достаточно провести проектирующие лучи SА и SВ, пересечение которых с линией i₁1 даст точки а и b.

Точка i₁ называется точкой схода перспективы прямой предметной плоскости АВ, линия i₁1 - направлением перспективы этой прямой, а точка l - двойной. Заметим, что точка i₁является проекцией бесконечно удаленной точки прямой АВ, так как является точкой пересечения картиннои плоскости с проектирующим лучом, проведенным из центра проекции в эту бесконечно удаленную точку. Поэтому главную точку схода i называют точкой схода проекций прямых предметной плоскости, параллельных проекции главной вертикали, а линию действительного горизонта h_ih_i- геометрическим местом точек схода проекций всех прямых предметной плоскости.

Исходя из изложенного, для построения перспективы прямой предметной плоскости необходимо выполнить следующие действия:

•найти двойную точку, продолжив исходную прямую до

пересечения с основанием картины;

•отыскать точку схода проекции прямой, проведя параллельную

ей линию из центра проекции до пересечения с линией действительного горизонта;

•провести направление перспективы, соединив двойную точку с

точкой схода;

•провести в концы прямой предметной плоскости проектирующие лучи, пересечение которых с направлением перспективы даст искомую проекцию

21.Элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимков.

Элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимка определяют положение снимка относительно объектива фотоаппарата и снимаемой местности или объекта.

1) Элементами внутреннего ориентирования называют величины, определяющие положение центра проекции относительно плоскости аэроснимка.

f,x₀,y₀Главные точки снимка и фокусное расстояние всегда известны.

2) Элементы внешнего ориентирования определяют положение снимка относительно снимаемой местности.

Формулы связи координат точек снимка и местности:

X_A^г=X_s^г+(Z_A^г-Z_s^г)[a₁(x_a-x_o)+a₂(y_a-y_o)-a₃f / c₁(x_a-x_o)+c₂(y_a-y_o)-c₃f]

Y_A^г=Y_s^г+( Z_A^г-Z_s^г) [b₁(x_a-x_o)+b₂(y_a-y_o)-b₃f / c₁(x_a-x_o)+c₂(y_a-y_o)-c₃f]

a_i b_i c_i – направляющие косинусы кот явл тригоном функциями углового эл-та внеш ориентирования.

a₁=Cosα*Cosœ-Sinα*Sinω*Sinœ

По этим формулам сначала решаем обрат фотограмметрическую задачу , которая заключается в том, что по известным геодезическим координатам опорных точек определить углы элементов внешнего ориентир снимка. А затем решаем прямую фотограмметрическую задачу.

22.Системы координат применяемые в фотограмметрии.

1) Плоская прямоугольная система координат

координатная система является внутренней и используется для определения положения точек аэроснимка.

2) Фотограмметрическая система координат - S центр фотографироввания

выбирается так, чтобы зависимости между координатами соответственных точек снимка и местности имели наиболее простой вид. Ее начало совмещается с произвольной точкой (например, с точкой местности А или с центром проекции), а координатные оси направляются так, чтобы система оставалась прямоугольной и правой. Чаще всего ось ОХ совмещают с направлением маршрута. Положение точек в фотограмметрической системе определяется координатами X, У и Z.

3) Геодезическая система координат

23.Зависимость между координатами точек объекта и координатами их изображений на снимках.

24.Масштаб наклонного снимка равнинной местности.

Масштаб горизонтального снимка равнинной местности постоянен и определяется отношением фокусного расстояния съемочной камеры к высоте фотографирования. Наклонный снимок содержит перспективные искажения, и его масштаб уже не будет постоянным, что подтверждает и перспектива сетки квадратов, следовательно, масштаб изображения следует определять как отношение бесконечно малых отрезков наклонного снимка и местности:

Масштаб по горизонталям (ф = 90°). Подкоренное выражение в знаменателе формулы равно k, а искомый масштаб:

25.Влияние угла наклона снимка на положение точек изобразившегося объекта.

Снимки полученные в результате фотографирования имеют искажение, которое приводит к их разно масштабности.

Основными факторами приводящими к изменению масштаба является угол наклона, рельеф местности. Они приводят к смещению точек относительно их истинного положения.

На точность полученного плана также влияют и физические факторы (атмосферная рефракция, кривизна земли, дисторсия объектива).

26. Влияние рельефа местности на положение точек изобразившегося объекта

α=0 δ_n=0_a-0_ao δ_n=rh/H смещение точки за рельеф местности

r- расстояние от точки снимка т N (точка надира) h-превышение точки или высота H-высота фотограф (из паспорта)

27.Использование аэрофотоснимков для измерительных целей.

Аэрофотоснимок — фотографическое изображение местности, полученное с самолета или другого летательного аппарата. Аэрофотоснимок горизонтального участка плоской местности, полученный при отвесном положении оптической оси АФА, представляет собой контурный план этой местности пригодный для различных измерений.

Аэрофотоснимок плановый — снимок, полученный при производстве плановой аэрофотосъемки.

В равнинных районах плановым А., если известен его масштаб, можно пользоваться в измерительных целях так же, как и картой, при этом ошибка в определении расстояний не превысит 1—2 мм по сравнению с тем, как если бы А. был горизонтальным.

В холмистой местности в положение точек, между которыми определяется расстояние, следует ввести поправки за рельеф; аэрофотоснимки горной местности в измерительных целях могут быть использованы лишь с применением соответствующих фотограмметрических приборов.

28.Сущность и способы трансформирования снимков.

Трансформированием называется преобразование центральной проекции (которую представляет собой аэроснимок, полученный при наклонном положении главного оптического луча) в другую центральную проекцию, соответствующую его отвесному положению, с одновременным приведением его к заданному масштабу.

Трансформирование выполняют путем «обратного проектирования» изображения с наклонной картинной плоскости на предметную, соответствующую ортогональной проекции.

В процессе трансформирования полностью исключаются все виды перспективных искажений аэроснимка, вызванных влиянием угла наклона, и разно масштабностью смежных снимков, являющуюся следствием изменения высоты фотографирования.

Способы:

1 Аналитический – основан на преобразовании измерений координат точек наклонного снимка к координатам соответствующим горизонту снимка α=0 .

2 Фототрансформирование – Основывается на использовании фототрансформаторов, с помощью которых происходит преобразование фотографического изображения в фотоплан.

3 Графический – Осуществляется путем трансформирования взаимопроективных сеток на снимке и на основе, где составлен план.

1 / 4 1 2 3 4

Следующая > >>