Конспект лекцій 1 (Цифрова фотограмметрія)

Рис.11. Хмари точок лазерного відбиття.

Важливим для якісної обробки є наявність на відзнятій території надійно опізнаваних на знімку опорних і контрольних точок. Якщо при зніманні використовувався двохдіапазонний GPS приймач в диференціальному режимі (або PPP обробка даних GPS), то потрібна мінімальна кількість опорних точок для отримання найбільш точних результатів обробки, зазвичай досить 1-2 точки на блок із 100 знімків. В ряді випадків обробку можна проводити без опорних точок. У випадку, коли немає точних координат центрів проекції, вимоги до планово-висотного обґрунтування стандартні: одна планововисотна точка на 6-10 базисів знімання.

Для кожної наземної опорної точки складають відповідний опис, який включає такстовий та фотоабрис (рис.12).

Рис.12.Фрагмент бази даних наземної опорної мережі

Розглянемо приклад аерознімання з БПЛА із застосуванням цифрової кадрової камери, ІНС, GPS.

Рис.13. БПЛА Aibot з кадровою цифровою камерою

Політ БПЛА, як правило, виконується з крейсерською швидкістю 70-110 км/год (20-30 м/c) в діапазоні висот 150-1000м. Для знімання використовуються цифрові камери з розміром ПЗЗ-матриці 10-20 мегапікселів. Фокусна відстань камер зазвичай не перевищує 50 мм, що відповідає розміру пікселя на місцевості (GSD) від 5 до 35см.

Тільки строгі фотограмметричні методи обробки можуть забезпечити точність отримуваних результатів (координат точок, ортофотомозаїки) порядку одного GSD. Для строгої фотограмметричної обробки даних аерознімання та отримання максимально точних результатів необхідно, щоб знімки в одному маршруті мали потрійне перекриття, а перекриття між знімками сусідніх маршрутів при площинному зніманні становило не менше 20%. На практиці, політ БПЛА нестійкий, на нього впливають пориви вітру, турбулентність. Якщо знімання із звичайних літаків планують з перекриттям уздовж маршруту 60%, а між маршрутами 20-30%, то проектувати знімання з БПЛА слід з перекриттям уздовж маршрутів 80%, а між маршрутами - 40%, щоб, по можливості, виключити розриви в фототріангуляційному блоці.

На БПЛА, як правило, встановлюються цифрові камери, відкалібровані в лабораторних умовах, що дозволяє отримати точність обробки, практично таку ж, як і для професійних малоформатних фотограмметричних камер.

Особливим є використання на БПЛА камер Canon - у них, на відміну від професійних фотограмметричних камер, використовується щілинний затвор, внаслідок чого експозиція різних частин зображення проводиться в різні моменти часу і відповідає

різним положенням носія. Так, якщо витримка при зніманні складає 1/250c, то при швидкості БПЛА в 20 м/с зсув камери при зйомці кадру становить 8см, що порівняно з дозволом знімання на малих висотах викликає додаткову систематичну помилку в знімку. Такі помилки можуть накопичуватися в процесі фотограмметричного згущення (урівнювання) при зніманні протяжних територій. Для того, щоб зменшити вплив цього ефекту і для ліквідації «змазу» знімків, слід здійснювати знімання з БПЛА з найменшими можливими витримками (не довше 1/250c, максимальна витримка залежить від висоти). Частково проблему щілинного затвору могли б вирішити камери з центральним затвором, що мають порівняну з камерами Canon якість об'єктива і ПЗЗ-матриць.

Основні фотограмметричні процеси

Перехід в фотограмметрії від аналогових і аналітичних методів до цифрових призвів до значного скорочення польових топографо-геодезичних робіт і високого рівня автоматизації процесів опрацювання аерокосмічних і наземних зображень. Такі традиційні процеси як ортотрансформування, побудова цифрових моделей рельєфу місцевості, високоточні вимірювання точок знімків, синтез зображень, отриманих в різних спектральних діапазонах - були значно вдосконалені. Внесла свій вклад в цифрову фотограмметрію й радіоелектроніка, що забезпечило автоматизироване визначення елемент

,

Рис.13. Фотограмметрична технологія обробки блоків знімків

Як видно з рисунка, більшість процесів автоматизовані та автоматичні. Особливу роль в технології відіграє вимірювання точок цифрових знімків. Цей процес позначено як автоматичний з ручним редагуванням отриманих результатів. Від якості вимірювання точок залежать всі наступні процеси і, таким чином – якість результуючої ЦММ чи ортофотоплану.

Опишемо вимоги до матеріалів аерознімання, які планується використати з метою картографування.

Автоматичний пошук зв’язкових точок в окремих випадках затруднений та вимагає значного часу роботи комп’ютера або втручання оператора.

Для опізнавання і вимірювання піксельних координат опорних точок використовуються абриси (фото, графічні, текстові). Просторова фототріангуляція має на меті точне визначення елементів орієнтування знімків і виконується за статистично строгими методами урівнювання блоку або маршрута знімків. Задача вирішується ітеративним методом.

Маючи геоприв’язані зображення і масив виміряних координат точок знімків шляхом вирішення задач прямих засічок в ортогональній чи іншій картографічній проекції, побудови тріангуляції Делоне з відбраковкою грубих вимірів створюються цифрові моделі рельєфу (ЦМР) і цифрові моделі місцевості.

Подальший крок технології - ортотрансформування зображень і зшивка після трансформування зображень в неперервну растрову мозаїку (остворення ортофотоплану). Цифровий ортознімок - це спроектоване в задану картографічну проекцію зображення місцевості, приведене до заданої системи координат, на якому усунено зміщення і спотворення за центральну проекцію, орієнтацію датчика і рельеф місцевості.

Ортофотоплани є важливою продукцією для більшості задач картографування, управління і моніторингу.

Продуктами цифрової фотограмметрії є топографічні карти і плани, ортофотоплани, 3D моделі територій, цифрові моделі рельєфу (рис. 15).

Рис.15. Продукти цифрової фотограмметрії