Цифровая фотограмметрия и ортотрансформирование снимков в фотограмметрии
Цифровая фотограмметрия – это наука, использующая данные, которые хранятся и обрабатываются на компьютере. Цифровые изображения могут быть получены путем сканирования снимков или с помощью цифровых камер [2].
Многие фотограмметрические задачи в цифровой фотограмметрии имеют высокую степень автоматизации (например, автоматическое получение ЦММ и цифровое ортотрансформирование). Цифровую фотограмметрию иногда называют программной фотограмметрией. Выходные результаты, такие как цифровая модель местности и ортофотографии, представлены в цифровой форме и хранятся на цифровых носителях. Таким образом, облегчается хранение, управление и использование информации для решения различных задач. С развитием цифровой фотограмметрии фотограмметрические методы все теснее интегрируются с дистанционным зондированием и ГИС.
Цифровые фотограмметрические системы применяют сложное программное обеспечение для автоматизации задач, связанных с традиционной фотограмметрией, доводя до минимума ручное управление, необходимое для выполнения фотограмметрических операций. IМАGINE ОгthoВАSЕ (tm) является одной из таких фотограмметрических систем [2].
Фотограмметрия может быть использована для измерения и интерпретации данных, получаемых с фотографий и снимков. Процесс обработки информации, получаемой с фотографии или спутникового изображения, например, создание ЦММ, рассматривает метрическая фотограмметрия. Пояснительная фотограмметрия интерпретирует обработанную информацию, например, интерпретация и выделение дерева различных типов, представленных на фотографии или изображении (Wolf 1983).
|
|
|
Съемкой называется процесс получения изображения местности и отдельных объектов с летательного аппарата (самолета, вертолета, беспилотного средства, искусственного спутника Земли) с помощью фотоаппарата [2].
Задачей съемки в военном деле является получение достоверных сведений о противнике и местности по снимкам. Она включает, наряду с самим наблюдением, все работы по подготовке к его выполнению и получению снимков [2].
Снимок (фотограмметрический) – изображение объекта фотограмметрической съемки, зафиксированное на материальном носителе в аналоговом или цифровом виде, используемое для целей фотограмметрической обработки.
Искажения на снимке возникают не только вследствие его наклона, но и из-за рельефа местности. Особенно такое влияние существенно при трансформировании снимков на поверхность со значительными перепадами высот. В этом случае отклонение истинного положения объекта на трансформированном снимке от его истинного положения будут очень существенны и могут достигать нескольких сотен метров.
|
|
|
При трансформировании снимков линейные смещения из-за рельефа местности не устраняются и в зависимости от его пересеченности станут такими, что трансформирование снимков на одну плоскость окажется невозможным. В таких случаях применяется особый случай трансформирования – процесс ортотрансформирования [2].
Различают несколько способов трансформирования снимков холмистой и горной местности:
1) Трансформирование по зонам – способ очень трудоёмкий. Его целесообразно применять, когда количество зон не превышает трёх.
2) Способ обратной модели (1952 г).
3) Ортотрансформирование (дифференциальное трансформирование) – процесс преобразования перспективного снимка в плановый с учетом поправок за рельеф в заданной системе координат и в заданном масштабе.
В 1927 г. французский ученый Жербет подал идею процесса ортотрансформирования. В 1954 г. в НИИ ВТС советским ученым Жуковым был разработан щелевой фототрансформатор (ФТЩ).
Рисунок 1 – Геометрическая сущность ортотрансформирования [2]
Рисунок 2 – Форма щели пригодная для процесса ортотрансформирования [2]
Для трансформирования исходного снимка элементарными участками используют движущуюся щель (рисунок 1). Щель перемещается по параллельным маршрутам и последовательно проектируют на экран элементарные участки изображения. Скорость перемещения щели зависит от ширины щели и времени экспонирования.
|
|
|
, где d – ширина щели (путь), t – время экспонирования. Во избежание полосатости изображения форма щели должна быть в виде параллелограмма (рисунок 2).
Длина и ширина щели, то есть ее размер меняется в зависимости от рельефа подстилающей поверхности изображенного на снимке. При увеличение размера щели сокращается объем работы по ортотрансформированию, но из-за этого увеличиваются ошибки из-за рельефа местности. Поэтому в каждом конкретном случае предвычисляют размер щели и устанавливают перед объективом нужную щель. На экран помещается светочувствительный материал. При проектировании постоянно изменяется высота проектирования в соответствии с профилем местности в маршруте (превышениям). В результате фотолабораторной обработки получается ортоизображение (ортоснимок) в едином масштабе [2].
Таким образом, ортоснимок – это совокупность элементарных участков, полученных ортогональным проектированием исходного изображения. В качестве исходной информации о рельефе местности может быть использована цифровая модель местности (рельефа) или горизонтали с имеющейся топографической карты. При ортотрансформировании одиночного снимка за один прием используется способ, известный как обратная засечка.
|
|
|
При этом для каждого изображения необходимо иметь как минимум три опорные точки. Таким образом, для трансформирования 50 аэрофотоснимков необходимо как минимум 150 опорных точек. Определение опорных точек включает в себя нахождение и измерение каждой опорной точки для каждого изображения вручную. С помощью измеренных опорных точек методом обратной засечки вычисляют положение и ориентацию камеры/сенсора на момент фотографирования. Эта информация вместе с ЦММ используется для расчета отрицательных влияний, вызываемых геометрическими искажениями. Дополнительные виды ошибок при этом не рассматриваются [2].
Методы ортотрансформирования одиночного изображения не используют внутренние связи между соседними снимками в блоке, необходимые для минимизации и распределения ошибок, обычно связанных с опорными точками, размерами изображения и информацией о камере/сенсоре. Однако в процессе создания мозаики, смещение между соседними снимками обычно вызывается именно теми ошибками, которые не были минимизированы и распределены по всему блоку.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Фотограмметрия позволяет определить по снимкам исследуемого объекта его форму, размеры и пространственное положение в заданной системе координат, а также его площадь, объём, различные сечения на момент съёмки и изменения их величин через заданный интервал времени. Название дисциплины происходит от греческих слов photos (свет), gramma (запись) и metreo (измеряю), что в вольном переводе означает измерение изображений объектов, записанных с помощью света.
Фотограмметрия – техническая наука о методах определения метрических характеристик объектов и их положения в двух- или трехмерном пространстве по снимкам, полученным с помощью специальных съемочных систем.
Под дистанционным зондированием понимают неконтактное изучение Земли (планет, спутников), ее поверхности и недр, отдельных объектов, динамических процессов и явлений путем регистрации и анализа их собственного или отраженного электромагнитного излучения.
В России интерес к фотограмметрии проявился в конце XIX века. В этом направлении работали многие энтузиасты – ученые, инженеры, изобретатели. С первых шагов развитие фотограмметрии пошло как путем заимствования иностранного опыта, так и за счет разработки собственных оригинальных решений и оборудования [3].
Технической основой формирования фотограмметрии явилось изобретение в 1839 г. французом Даггером фотографии. В 1851–1859 гг. француз Э. Ласседа разрабатывает графический вариант составления планов сооружений по их наземным фотографиям.
Актуальной проблемой является создание интегрированной многофункциональной системы, объединяющей возможности цифровой фотограмметрической обработки изображений, картографической системы и ГИС. Средства получения данных дистанционного зондирования непрерывно совершенствуются, что ведет к повышению измерительных и изобразительных характеристик изображений, возможности использования бортовых данных для определения элементов внешнего ориентирования съемочных платформ спутниковыми, инерциальными и иными системами. Все это должно учитываться при разработке методов обработки изображений и технологий получения цифровой информации о местности [5].
Цифровая фотограмметрия – это наука, использующая данные, которые хранятся и обрабатываются на компьютере. Цифровые изображения могут быть получены путем сканирования снимков или с помощью цифровых камер.
Таким образом, фотограмметрия может быть использована для измерения и интерпретации данных, получаемых с фотографий и снимков. Процесс обработки информации, получаемой с фотографии или спутникового изображения.
Дата добавления: 2021-07-19; просмотров: 437; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!