что такое базис фотографирования
Аэрофототопографическая и космическая съемка
Проектирование по профилю
При проектировании линейных сооружений (дорог, каналов и др.) на профиль наносят проектную линию и используют его для вычисления проектных и рабочих, а также данных о положении точек нулевых работ.
Требования к проектной линии зависят от назначения и характера дороги. В частности, уклоны должны быть максимально пологими: не более 40‰ на лесовозных дорогах и 60‰ на лесохозяйственных. Расстояние между вершинами переломов проектной линии (шаг проектирования) должно обеспечивать размещение вертикальных кривых, необходимых для обеспечения плавности движения и видимости пути. Земляные работы должны быть минимальными при соблюдении баланса, т.е. равенства объемов насыпей и выемок.
Проектные отметки вычисляют по уклону проектной линии, а уклон – по высотам отдельных фиксированных точек этой линии: местам примыкания к другим дорогам, рассчитанным или заданным высотам мостовых переходов и др. С использованием отметок таких точек, уклон проектной линии вычисляют по формуле:
Нк,, Нн – проектные отметки конца и начала линии; S – длина горизонтального проложения линии.
Отметки всех других точек данной проектной линии получают по формуле:
Рабочая отметка – разность между проектной отметкой и отметкой земли.
Точка нулевых работ – точка пересечения проектной линии с профилем земли. Она расположена в месте перехода насыпи в выемку или выемки в насыпь. При проектировании рассчитывают удаление точки нулевых работ от ближайших к ней пикетов и плюсовых точек трассы, а также ее высоту. Результаты расчетов оформляют графически на профиле трассы.
Съемка местности с самолета называется аэрофотосъемкой. Внастоящее время это основной метод картографирования земной поверхности. Достоинствами его являются: быстрота выполнения полевых работ, возможность охвата съемкой труднодоступных районов, объективность, точность и большая информативность фотографических снимков местности.
Для фотографирования местности с воздуха необходимо иметь специально оборудованный самолет, снабженный аэро фотосъемочным аппаратом. Особенностью этого аппарата является то, что фотографирование местности им производится автоматически через постоянный наперед заданный интервал времени, который рассчитывается так, чтобы фотографируемая местность перекрывалась соседними снимками. Величина продольного перекрытия должна составлять 60% размера аэроснимка.
Аэрофотосъемка может быть одномаршрутной и многомаршрутной (площадной). Одномаршрутная аэрофотосъемка применяется при изыскании и обследовании объектов линейного протяжения (дорог, каналов, трубопроводов и т.д.). При площадной аэрофотосъемке на местности прокладывают ряды параллельных маршрутов (рис. 11.1). Маршруты проектируют, как правило, в широтном направлении; между соседними маршрутами предусматривается поперечное перекрытие снимков порядка 30%.
Продольное и поперечное перекрытия предохраняют от пропусков в фотографировании земной поверхности. Кроме того, продольное перекрытие позволяет по каждой паре снимков создать пространственную модель местности и на ее основе построить топографический план.
Во время полета на маршруте необходимо выдерживать заданную высоту съемки, камера аэрофотоаппарата при фотографировании должна находиться в отвесном положении.
Снимки в маршрутах нумеруются (номер снимка подписан в северо-восточном углу), это позволяет быстро составить из одиночных снимков накидной монтаж любого аэросъемочного маршрута или площади отснятого объекта местности.
При составлении накидного монтажа снимки последовательно укладывают на рабочем столе таким образом, чтобы в пределах зоны свободного перекрытия два соседних снимка были наложены один на другой и изображения одних и тех же объектов местности левого и правого снимков совместились, при этом обязательно должны быть видны номере снимков (рис. 3). Смонтированные таким образом снимки закрепляют. По окончании монтажа первого маршрута переходят ко второму. Укладывая снимки второго маршрута, следят за совмещением контуров не только в зоне продольного перекрытия, но и в зоне поперечного перекрытия.
По накидному монтажу оценивают качество аэросъемки — прямолинейность съемочных маршрутов, фактические величины перекрытий, фотографическое качество аэрофотоснимков и т.д.
А главное накидной монтаж позволяет получить общее представление о районе планируемых работ.
Аэроснимок представляет собой центральную проекцию земной поверхности. Если в момент съемки оптическая ось ОС фотоаппарата была отвесна, а снимаемая местность являлась горизонтальной плоскостью АВ, то на фотопленке, находящейся в горизонтальной плоскости, получается плановый аэроснимок местности (рис. 4). Если местность или аэрокамера, или фотопленка наклонены, то аэроснимок будет иметь искажения). На плановом аэроснимке можно производить различные измерения, однако для этого надо знать масштаб аэроснимка.
Определение масштаба снимка. Масштаб аэрофотоснимка можно определить несколькими способами:
а) опознанием на снимке точек, расстояние между которыми на местности известно. Отношение длины отрезкаl между опознанными точками на снимке и расстоянию L между ними на местности и есть масштаб снимка 1 : mс, т.е.
б) по значениям фокуса аэрофотоаппарата fк и высоты фотографирования Нф, известным из паспорта залета. На рис. 4 пояснено геометрическое соотношение между этими величинами
в) с использованием топографической карты на тот же район, что изображен на аэрофотоснимках. Этим методом рекомендуется воспользоваться для определения масштаба аэрофотоснимка при выполнении лабораторной работы.
Нанести на карту границы сфотографированной на аэрофотоснимке территории (привязать снимок к карте). Определить масштаб аэрофотоснимка.
Выявляют на аэрофотоснимке наиболее крупные объекты: населенные пункты, шоссейные и железные дороги, реки, участки леса и т.д. Эти же объекты находят на карте. Затем находят характерные детали этих объектов (повороты дорог, изгибы рек, контуры оврагов и т.д.) и по ним определяют район аэрофотосъемки. Мягким карандашом проводят на карте линии, соответствующие краям снимка, показывая границы сфотографированной на снимке территории. Масштаб аэрофотоснимка может быть определен по соотношению идентичных расстояний на снимке (l) и крупномасштабной топографической карте (L). Этот способ определения масштаба аэрофотоснимка наиболее часто используется в практической работе с аэрофотоснимками.
Формула для определения масштаба аэрофотоснимка имеет вид:
При определении масштаба аэрофотоснимка на карте следует иметь в виду, что точность способа зависит от выбора подходящей линии на снимке. Эта линия (см. рис. 5) по возможности должна удовлетворять следующим условиям:
а) она должна лежать в средней части аэрофотоснимка и проходить, по возможности, вблизи его главной точки;
б) длина ее должна быть, возможно, больше (не менее 50мм);
в) взаимное превышение концов должно быть, возможно, меньше;
г) концами линии должны служить четко выраженные на снимке и карте точки (пересечение дорог, резкие повороты контуров леса, характерные постройки, мосты на реках и т. д.).
Определение высоты фотографирования.Высота фотографирования Нф может быть определена из зависимостей, поясняемых рис. 4
mсн – знаменатель масштаба снимка, вычисленный в предыдущем примере.
Пример. Для получения аэрофотоснимков масштаба 1 : 18300 аэрофотоаппаратом с фокусом 100мм самолет должен выдерживать при аэрофотосъемке высоту полета
Нф = 100мм · 18300 = 1830000мм = 1830м.
Измерение базиса фотографирования. Базисом фотографирования Вназывается расстояние в пространстве между двумя смежными центрами проектирования (рис. 7).
Для определения базиса фотографирования в масштабе снимка используют главные точки снимков, получаемые при пересечении главных осей х и у, построение которых сводится к соединению координатных меток, расположенных на противоположных сторонах снимка.
Отрезки прямых Ол О ‘ п и Оп О ‘ л являются базисом фотографирования на левом и правом снимках, они фиксируют начальное направление, совпадающее с полетом самолета при аэросъемке.
Базисы bл и bп измеряют с помощью измерителя и линейки до 0,1мм, за окончательную его длину принимают среднее значение
На аэрофотоснимках с 60% перекрытием базис фотографирования приблизительно равен 70мм.
Задание 3. Определение по снимку расстояния между заданными точками на местности. Для определения по аэрофотоснимку расстояния между двумя точками на местности используют формулу:
— расстояние между теми же точками на местности, в миллиметрах;
— знаменатель среднего численного масштаба аэрофотоснимка.
Расстояния на аэрофотоснимке измеряют при помощи линейки с миллиметровыми делениями, производя отсчеты до 1мм.
17. Фототопографические съемки (продолжение)
Время чтения: 8 минут
17.1. Летносъемочные работы
Как правило аэрофотосъемку выполняют в более мелком масштабе по сравнению с заданным масштабом изготовляемой карты или плана.
Аэрофотосъемку выполняют так, чтобы продольное перекрытие было не менее 60%, а поперечное не менее 40%.
Для обеспечения заданной величины перекрытий необходимо соблюдать базис фотографирования. Базисом фотографирования называется расстояние, которое пролетает самолет между двумя соседними точками фотографирования. Базис фотографирования вычисляется по формулам:
,
,
– продольный базис фотографирования по маршруту;
– расстояние между осями двух смежных маршрутов;
– размеры продольной и поперечной стороны аэрофотоснимка;
– знаменатель масштаба аэрофотосъемки.
Для облегчения вождения самолета и захода его с маршрута на маршрут заранее намечают на карте хорошо видимые с воздуха ориентиры.
После выполнения аэрофотосъемки, заснятые кассеты обрабатывают, и с полученных после проявления и закрепления негативов путем контактной печати изготавливают аэрофотоснимки.
Для проверки летносъемочных работ выполняют накидной монтаж, представляющий собой приближенное соединение аэрофотоснимков по их одноименным контурам в одну сплошную картину заснятой местности.
Оценка качества летносъемочных работ выполняется по следующим критериям:
1) по качеству фотографического изображения;
2) величине продольного и поперечного перекрытия;
3) уклонению оси фотоаппарата от вертикали;
4) прямолинейности маршрута;
5) уклонению от заданной высоты полета самолета.
Выявленные недостатки аэрофотосъемки устраняются. Накидной монтаж фотографируют в мелком масштабе – получают репродукцию накидного монтажа. Её используют для предварительного изучения местности.
17.2. Масштаб аэрофотоснимка
Аэрофотоснимок горизонтального участка плоской местности, полученный при отвесном положении оптической оси АФА, представляет собой контурный план этой местности пригодный для различных измерений.
Рис. 100. Масштаб горизонтального аэрофотоснимка
Масштаб такого аэрофотоснимка (рис. 100) называется горизонтальным, выражается отношением
,
где m – знаменатель численного масштаба аэрофотоснимка; oа – отрезок на снимке; ОА – отрезок на местности; fk – фокусное расстояние АФА; H – высота полета самолета.
Если же оптическая ось отклонится от отвесного положения, то полученный аэрофотоснимок будет иметь в каждой своей точке разный масштаб. В этом случае можно говорить только о среднем масштабе снимка.
17.3. Смещение точки на снимке за счет рельефа.
Рис. 101. Смещение изображения точки на аэрофотоснимке обусловленное рельефом местности
Проекция вертикали, проходящая через ось объектива называется точкой надира и обозначается n (рис. 101). Это самая неискаженная точка на снимке. Точка А изобразится на снимке на расстоянии r от точки n, т.е. аn = r.
Если бы точка А была в плоскости средней уровенной поверхности, то она изобразилась бы в точке a0. Следовательно, отрезок a0a представляет собой смещение точки a, вызванное влиянием рельефа местности. Такое смещение называется смещением точки за рельеф и обозначается 
.
Непосредственно из рис. 101 получается
,
h – превышение точки местности над средней плоскостью;
r – расстояние от главной точки снимка до точки, в которую должна быть введена поправка за рельеф;
Н – высота полета самолета.
17.4. Трансформирование аэрофотоснимков
Из-за влияния углов наклона при аэрофотосъемке и влияния рельефа местности изображение на аэрофотоснимке не соответствует плану и поэтому возникает задача трансформирования аэрофотоснимка.
Трансформированием называется преобразование центральной проекции, которую представляет собой аэрофотоснимок, полученный при наклонной проекции главного луча, в другую центральную проекцию, соответствующую отвесному его положению, с одновременным приведением изображения к заданному масштабу.
После трансформирования из рабочих площадей составляют план местности, который называется фотопланом.
На фотопланах вся контурная часть представляет собой фотографически уменьшенное изображение предметов и контуров местности. Фотоплан точнее воспроизводит ситуацию местности, чем топографическая карта.
17.5. Сгущение планово – высотного обоснования аэросъемки
Для трансформирования снимков надо иметь на них четыре точки с известными координатами. Эти точки могут быть получены при полевой привязке снимков, но тогда существенно увеличиваются объемы и стоимость работ. Поэтому в полевых условиях производится разряженная привязка, при которой определяются координаты двух – трех точек на маршрут, а плановое положение четырех трансформационных точек каждого снимка получают в камеральных условиях.
Процесс сгущения планового положения точек может выполняться путем построения специальных сетей фототриангуляции или фотополигонометрии, пункты которых определяют аналитически на электронно-вычислительных машинах, а также путем графического построения.
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. Фототриангуляцию можно развить аналитическим способом, измерив на снимках центральные углы или координаты точек, или графическим способом при помощи восковок направлений, на которые переносятся углы со снимков.
17.6. Дешифрирование аэрофотоснимков
Распознавание по фотоизображению объектов местности и выявление их содержания с изображением условными знаками качественных и количественных характеристик называется дешифрированием.
Дешифрирование – наиболее важный, ответственный и весьма трудоемкий процесс при изучении местности и явлений по аэрофотоснимкам.
От точности определения положения на фотоизображении дешифрируемых элементов местности, достоверности и полноты их характеристик в значительной степени зависит качество получаемой по фотоснимкам информации.
В зависимости от содержания дешифрирование делится на топографическое и специальное.
При топографическом дешифрировании с аэрофотоснимков получают информацию о земной поверхности и элементах местности для составления топографических карт и планов.
При специальном дешифрировании отбирают тематическую информацию (геологическую, геоботаническую, об элементах железнодорожного пути и т.п.).
Дешифрирование также разделяют на полевое, камеральное и комбинированное.
Полевое дешифрирование заключается в сличении аэрофотоснимка с местностью. Этот способ обеспечивает наивысшую полноту качества и достоверности результатов дешифрирования. Однако полевое дешифрирование требует значительных затрат времени и средств.
Камеральный способ дешифрирования заключается в анализе фотоизображения объектов местности с использованием всего комплекса признаков дешифрирования. При этом используются альбомы эталонов дешифрирования.
Комбинированный способ сочетает в себе процесс камерального и полевого дешифрирования. Бесспорно распознаваемые объекты местности дешифрируются в камеральных условиях, затем осуществляют полевую доработку сложных участков.
17.7. Создание топографических карт по аэрофотоснимкам
Топографические карты по аэрофотоснимкам создаются комбинированным и стереоскопическими методами.
При комбинированном методе контурная часть плана создается с использованием аэрофотоснимков в камеральных условиях, а рельеф снимается в поле при помощи мензулы.
Съемка рельефа выполняется на фотопланах, фотосхемах и на отдельных снимках. Предварительно создается высотное съемочное обоснование, для чего определяются высоты плановых опорных знаков или четких контуров. Параллельно со съемкой рельефа может выполняться дешифрирование.
Фотоплан (фотосхему или отдельный снимок) прикрепляют к планшету и определяют высоты характерных точек рельефа тригонометрическим нивелированием. При равнинном рельефе нивелирование выполняют горизонтальным лучом.
Фотоизображение помогает выбрать характерные точки. Кроме того, на хорошо видимые точки местности рейки не устанавливают, а углы наклона измеряют наведением центра непосредственно на точки.
Расстояние между станцией и характерной точкой определяют по масштабу фотоплана. После определения отметок характерных точек проводят горизонтали.
Съемка рельефа на фотопланах требует в два раза меньше времени, чем при обычной мензульной съемке.
При стереофотограмметрических методах рисовка рельефа выполняется в камеральных условиях. Стереоскопическую модель местности получают на специальных стереоприборах: измерительных стереоскопах, стереокомпараторах, универсальных стереофотограмметрических приборах, монокомпараторах и т.д., а также на экране монитора компьютера.
Различают два способа стереоскопической рисовки рельефа: универсальный и дифференцированный.
При универсальном способе при помощи перекрывающихся снимков на стереофотограмметрических приборах создается пространственная модель местности, по которой определяют координаты X, Y, Z любой точки местности. В результате измерений на стереомодели при универсальном способе горизонтали автоматически вычерчиваются на бумаге. Для этого используют приборы стереографы или стереометрографы топокарт.
При дифференцированном методе единый процесс создания плана или карты местности разделяется на ряд этапов. Высоты точек рельефа получают камерально, путем измерений на стереомодели, после этого на снимках рисуют горизонтали, используя полученные высоты, как и при полевой съемке.
В последнее время широко стали использовать дигитайзеры – преобразователи графической информации в цифровую.
17.8. Вопросы для самоконтроля
1. Какие существуют виды фототопографических съемок?
2. Что такое аэрофотосъемка?
3. Чем аэрофотоснимок отличается от карты?
4. Как определяют масштаб аэрофотоснимка?
5. Что такое трансформирование аэрофотоснимков?
6. Что такое дешифрирование аэрофотоснимков?
7. Какие существуют методы создания топографических карт по аэрофотоснимкам?
14.Базис фотографирования. Рассчитать значение в, если известны Px,h,f (формат снимка 18×18см).
L = 18, f=100cм, H=1000м => m=1000/0,1=10 000
Базисом фотографирования называется расстояние, которое пролетает самолет между двумя соседними точками фотографирования. Базис фотографирования вычисляется по формулам:
Bx– продольный базис фотографирования по маршруту;
M0– знаменатель масштаба аэрофотосъемки.
Для облегчения вождения самолета и захода его с маршрута на маршрут заранее намечают на карте хорошо видимые с воздуха ориентиры.
Tt=Вф/W t-интервал фотограф W- путевая скорость самолета(относ земли)
15.Продольное и поперечное перекрытие снимков. Рабочая площадь аэрофотоснимка
Продольное – перекрытие между 2 соседними снимками одного маршрута
Поперечное – перекрытие между снимками 2 соседних маршрутов.
Рабочая площадь снимка – площадь огранич лигиями, проход по серединам продольн и поперечн перекрыт снимков.
Практическая рабочая площадь – площадь огранич линиями, проход через контурные точки местности, лежащ в углах теоретич раб площади.
16.Аэрофотоаппарат: назначение, устройство, принцип работы.
Аэрофотоаппара́т (АФА) — специализированный оптико-механический прибор для аэрофотосъёмки, установленный на атмосферном летательном аппарате. Предназначен для ведения фоторазведки, контроля боевых действий, картографирования местности, фотобомбометания и других видов фотодокументирования.
При топограф съемки – АФА-ТЭ, АФА-ТЭС-10,РС-30
2 Корпус( крепится к нижней части корпуса и содержит оптическую систему, в которую входит объектив, светофильтры, компенсатор сдвига изображения и др.)
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.)
6 Командный прибор
Командный прибор обеспеч автомат работу АФА во время аэросъемки.На нем устанавливается интервал фотограф t
За время t должен быть выполнен цикл работы аэрофотоап включ в себя: спуск затвора, отключ прижимного уст-ва (где фотопленка), перемотка пленки, прижим пленки,взвод затвора.
Параметры аэрофотоаппарата (фокусное расстояние f и координаты главной точки о’, расстояния между механическими метками, координаты оптических меток или крестов) определяют по результатам его калибровки при строго определенном положении.
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.
17.Основные параметры аэрофотосъемки и их определение.
Параметры фотограф: 1/m=f/H m,f,H
Фокусное расстояние – с его помощью можно менять масштаб изображения. Можно предвычислить ожид масштаб и расст-е до объекта съемки
Масштаб— отношение отрезка на плане к отрезку на местности.
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.