тому необхідно ретельно стежити при набиранні, щоб інформація відповідала висотним відміткам. Взагалі профіль будується по горизонталях. Під час збору інформації необхідно побудувати, наприклад, профіль залізниці, або автомобільної траси, тоді необхідно набрати достатню кількість пікетів з двох країв полотна.

Інформація земель на стереоанографі містить етапи: зняття координат межових точок ділянки; занесення інформації про ділянку та її користування;

виведення документів “План встановлених меж землекористувача” на принтер або графопобудовувач.

Програмою передбачено виконання оцінки точності з обробки стереопар, яку при необхідності можна роздрукувати.

У геодезичній практиці дуже часто доводиться поєднувати інформацію про об`єкт з різних джерел. Так, формуючи кадастр63 частину інформації отримують за матеріалами аерофотознімання, а частину зі старих топопланів, або інших графічних документів.

Для цифрування графічних документів розроблено спеціальні прилади дігітайзери. Програмне забезпечення стереоанографа передбачає обслуговування цих приладів.

6.3.Автоматичні системи

Автоматичні стереосистеми вимірюють висоти точок за аерознімками шляхом автоматичного визначення паралаксів. Значення паралаксів визначають електронними засобами без участі оператора.

Електронні системи визначення паралаксів складаються з процесів.

1.Перетворення зображень (фотографічної густини) стереопари

велектричні сигнали. Цей процес називають скануванням.

2.Порівняння електричних сигналів у кореляторі64. Головна задача корелятора, це визначення ступеня подібності (кореляції) сигналами від відповідних зображень стереопари.

Принципову схему сканування може бути пояснено на підставі

рисунка 6.4. Переміщення скануючих елементів (2) на двох знімках (3) стереопари синхронізуються65 таким чином, щоб сканери пересувалися одночасно. Скануючі елементи виробляють електричні

63“кадастре” – систематизовані відомості;

64“кореляцео” – співвідношення, взаємозалежність (лат.).

65“сан” – разом, “хромос” – час (гр.),

147

сигнали, що пропорційні оптичній густині ділянок, які спостерігаються.

Форма сканування являє собою прямокутний растр66. На рисунку відображено форму сканування – лінійна. Але, можуть бути використані й інші форми сканування – радіальна, спіральна, розсточна тощо.

Найбільшого поширення набуло сканування за допомогою електронно-променевої трубки. Біжуча світлова пряма, що утворюється електронно-променевою трубкою, проектується об`єктивом крізь знімок на фотоелемент, який виробляє струм, що пропорційний оптичній густині ділянки аерознімка. Після того, як дві відповідні ділянки зображення знімків перетворені в два електричні сигнали, необхідно їх порівняти. Це порівняння дозволяє визначити значення паралаксу біжучої точки. Операцію порівняння сигналів виконує корелятор.

Яким же чином можна визначити значення паралаксів за електричними сигналами. Під час сканування знімків фотографічна густина перетворюється в послідовні за часом електричні сигнали. Кожній мікроділянці фотозображення відповідає деякий відрізок часу, протягом якого був утворений електричний сигнал. Знаючи швидкість сканування і час утворення сигналу можна визначити положення точки.

Розглянемо принцип роботи корелятора. На рисунку 6.4 відображено стереопару (3), де розташовані зображення двох об`єктів з різною оптичною густиною, які чітко відокремлюються межею (4). Межові точки цих об`єктів мають паралакс, тобто вони зміщенні по різному відносно єдиного початку координат.

Якщо уявити, що світлова пляма синхронно рухається, то сигнали цих точок поступлять з деякою затримкою часу τ. Задача корелятора полягає в автоматичному режимі знаходження цих різниць. Знаючи різницю часу і швидкість переміщення світлової плями V, можна визначити значення паралаксу за формулою: p = Vr.

66 “растер” – решітка для направлення перетвореного світлопроменя.

148

Рис. 6.4.

Цифрова кореляція в деякій мірі відображає математичноелектронну кореляцію. Головна розбіжність полягає в представленні фотографічного зображення. У цифровому методі фотозображення перетворюються в цифрові значення, які є функцією густини фотозображення. Ці цифрові значення обробляють на обчислювальних машинах.

Існує два головних методи обробки цифрової інформації.

1.Статистичний67 метод досліджує обмежені ділянки знімків стереопари та виконує статистичний аналіз числових величин. При цьому методі ділянка одного знімка порівнюється з усіма ділянками, послідовно, другого знімка стереопари. Аналіз цього порівняння дає найбільш точне значення корекції і визначає тим самим відповідну ділянку на другому знімку.

2.Метод передбачення математично вибирає можливі відповідні ділянки. Після чого, відібрані ділянки досліджуються, і в результаті цих досліджень формуються групи ділянок за переважаючими, у межах певних границь, характеристиками.

Характеристики, що вибираються, повинні відповідати певним, наперед заданим критеріям68, а також загальній картині стереопари. Якщо всі критерії задовільняються, то координати вибраної характеристики визначають відповідну точку об`єкта.

Технічне розв`язання задачі автоматичного визначення координат та паралаксів точок базується на ідеї оптичної фотограмметричної засічки. Головна відміна полягає в тому, що замість вимірювального столика розташована променева трубка (1). Використовуючи проекційну систему в зворотному напрямі, у порівнянні зі звичайними фотограмметричними приладами, об`єктиви

67“статос” – стоящий (гр.);

68“критьоріон” – засіб для висновку (гр.)

149

(2) проектують растр на діапозитиви. Якщо растр скануючого пристрою співпадає з поверхнею стереомоделі (3), тоді паралакс відсутній, і обидва вихідних сигнали не мають різниці в часі. У цьому випадку сигнал корелятора максимальний. Коли ж растр не співпадає з поверхнею моделі, то сигнал корелятора зменшується. Це падіння сигналу використовують для утворення іншого сигналу, який викликає зміщення положення растру вверх або вниз до тих пір, поки сигнал корелятора не буде максимальним, тобто поки растр знову не співпаде з поверхнею моделі.

Задача програмування приладів такого типу, які б повністю виконували автоматично обробку знімків дуже складна і ще далека від розв`язання.

6.4. Основи згущення планово-висотної мережі

Просторове орієнтування стереофотограмметричної моделі і приведення її до заданого масштабу можна виконувати двома способами. По-перше, для цього можна використовувати значення елементів зовнішнього орієнтування знімків. По-друге, можна виконати орієнтування, розв`язуючи обернену фотограмметричну задачу. Тобто знайти невідомі елементи орієнтування моделі на підставі відомих координат опорних точок. Ці координати визначають у процесі планово-висотної прив`язки знімків.

Прив`язкою, або планово-висотним підготуванням знімків називають процес визначення координат місцевості, що легко реалізуються на знімках.

Прив`язка знімків може здійснюватись геодезичними методами безпосередньо в полі. У такому разі цей метод називають польовим. Прив`язка знімків, що здійснюється за допомогою станції спостереження, які визначають положення носія в просторі називають повітряною прив`язкою. І нарешті, прив`язку, яка виконується в камеральних умовах, використовуючи існуючі залежності перспективних спотворень, називають камеральною, або розвитком фототриангуляції.

Польову прив`язку знімків виконують одночасно з розвитком опорної мережі. Ця прив`язка може виконуватись суцільно, тобто забезпечуючи необхідною кількістю планово-висотних розпізнавальних знаків на кожну стереопару, або розріджену – прив`язуючи маршрути знімків чи цілі блоки. Під час розвитку опорної мережі точки цієї мережі намагаються по можливості сполучати з

150

розпізнавальними знаками, або помічають їх там, звідки відкриваються місця запроектованих розпізнавальних знаків.

Похибки у визначенні і розпізнаванні кожного знака не повинні виходити за межі 0,1 мм у масштабі знімка. Розпізнавання точок виконують у натурі, при цьому, сам розпізнавальний знак наколюють на знімок тонкою голкою і з оберненої сторони знімка замальовують кроки цієї точки. Під час прив`язки слід використовувати фототеодоліти, тахеометри-автомати та світловіддалеміри. Основним методом прив`язки є метод засічок, кутових та лінійно-кутових.

Суцільна прив`язка знімків передбачає дуже великий обсяг польових робіт. Це обумовлено тим, що для стереофотограмметричної обробки кожної стереопари необхідно мати як мінімум три розпізнавальні знаки. Тому, як правило, застосовують розріджену прив’язку знімків. Щоб стримати необхідну щільність розпізнавальних знаків виконують фототриангуляційні роботи.

Фототріангуляцією називають процес фотограмметричного згущення планово-висотного забезпечення аерофотознімання.

Суть фототріангуляції полягає в об`єднанні декількох стереопар в одну суцільну модель. За допомогою цієї моделі визначають координати мережі розпізнавальних знаків, які використовують з метою розв`язання різноманітних фотограмметричних задач, як у межах цілої моделі, так і окремих її знімків. Якщо модель мережі побудовано на підставі знімків, що мають тільки поздовжнє перекриття, тоді говорять про маршрутну фототріангуляцію. Декілька маршрутів, що мають поперечне перекриття називають блоком. Очевидно, що кожний знімок блочної фототріангуляції має з суміжними знімками перекриття як поздовжнє, так і поперечне.

Слід підкреслити, що прив`язку як одного маршруту, так і блоку виконують, як мінімум, за чотирма опорними точками. Звідси – побудова блочної фототриангуляції економічно більш рентабельна, але маршрутна фототриангуляція – більш точна.

Фототріангуляцію може бути побудовано трьома методами:

графічним, інструментальним або аналітичним.

Кожний із цих методів має декілька способів побудови фототріангуляційної мережі. Так, інструментальний метод, тобто такий метод в якому кожна модель стереопари будується на універсальних приладах, фототріангуляцію будують способами:

залежних моделей; незалежних моделей;

151

частково залежних моделей.

На практиці найбільшого поширення набув спосіб залежних моделей. Цей спосіб, як свідчить його назва, полягає в підорієнтуванні кожної стероеопари з урахуванням масштабу і кутових елементів зовнішнього орієнтування попередньої пари. Іншими словами, елементи орієнтування послідуючої стереопари повністю залежать від елементів попередньої.

Методика виконання робіт за цим способом наступна. Взаємне орієнтування першої стереопари, як правило, виконують у базисній системі координат (рис. 5.12). Після закінчення взаємного орієнтування виконують зовнішнє орієнтування і знімають відліки зі всіх шкал приладу. Із завершенням цього правий знімок переставляють на ліву каретку та встановлюють на відповідних лічильниках відліки, що отриманні для цього знімка при орієнтуванні першої пари. Механізми лічильників, які відповідають правій каретці зводять до нуля і центрують наступний знімок.

Взаємне орієнтування другої та всіх послідуючих стереопар виконують за схемою, що відтворено на рисунку 5.13. Очевидно, що елементи орієнтування в цьому випадку для лівого знімка кожної стереопари не будуть змінюватись. Таким чином цілий маршрут буде зорієнтовано у системі першого знімка. Але, масштаби кожної окремої моделі стереопари будуть різні. Тобто в цьому випадку мережу побудовано способом частково залежної моделі.

З метою отримання залежної моделі необхідно, при орієнтуванні другої та послідуючих стереопар, передавати крім просторового орієнтування ще й масштаб. Приведення суміжних стереопар до одного масштабу виконують за допомогою зв`язуючих точок. Головною умовою вибору цих точок є те, що вони повинні бути розташовані в зонах потрійного перекриття. Іншими словами, зв`язуючі точки мусять відображатися на трьох знімках одночасно, тобто на двох суміжних стереопарах.

Обґрунтування способу приведення стереомоделей до одного масштабу може бути виконано за допомогою рисунка 6.5.

152

AE

A

Рис. 6.5.

Припустимо, що після завершення орієнтування першої стереопари зв`язуюча точка А отримала певну висотну відмітку. Із закінченням орієнтування наступної пари буде отримано іншу точку АЕ. Неспівпадання цих точок обумовлене невідповідністю довжин базисів S1S2 та S2SЕ, тобто не рівністю масштабів цих двох моделей. Змінюючи довжину базису другої моделі, поки він не буде дорівнювати S2S3, можна досягти співпадання точок Аz та А, тобто отримати масштаб стереопари, що відповідає масштабу попередньої пари.

На практиці цей процес виконують наступним чином. Стереоскопічно візують на зв`язуючу точку і встановлюють на лічильнику висот відмітку цієї точки, що отримана з попередньої стереопари. Далі, діючи базисною складовою bх суміщають марку з цією точкою моделі. Але, у цьому випадку порушуються вимоги теорії. Річ у тому, що ми змінювали лише одну базисну складову, а повинні були б змінювати базис. Це порушення теоретичних положень призведене до руйнування моделі, тобто до виникнення вертикального паралаксу. Вертикальний паралакс у цьому випадку буде обумовлений невідповідністю між базисними складовими. Але, нам уже відомо, що ці спотворення можна ліквідувати забираючи паралакс на другій стандартній точці змінюючи bу, а на третій точці – bz.

Урезультаті виконаних дій, усі стереопари будуть зорієнтовані

водній системі координат і матимуть один спільний для всіх пар масштаб. Очевидно, що фотограмметричні і геодезичні координати будуть дещо різнитися між собою. Але, як правило, планові координати опорних точок будуть співпадати в межах допуску. Проте, висотні відмітки будуть відчутно розбігатися. Це обумовлено тим, що планові координати точок моделі визначають в 1,5–2 рази точніше ніж

153