Технология цифровой стереофотограмметрической обработки снимков

Результат цифровой стереофотограмметрической обработки снимков — создание ортофотопланов, которые изготовляют на цифровых фотограмметрических рабочих станциях (ЦФРС) и персональных компьютерах, обеспеченных специализированными программами. Одновременно можно обрабатывать несколько блоков, состоящих из сотен снимков.

Вводят изображение с помощью высокоточных фотограмметрических сканеров. В процессе сканирования предусмотрена возможность улучшения фотографических качеств исходного изображения (увеличения или уменьшения коэффициента контрастности проработка в тенях и светлых участках и т. п.). В современных сканерах в автоматическом режиме может быть выполнено сканирование до 500 снимков.

После ввода изображений осуществляется внутреннее ориентирование снимков путем введения в файл параметров АФА элементов внутреннего ориентирования.

Далее следует выполнение фототриангуляции, в процессе которой каждая стереопара обеспечивается опорными точками, либо для всех снимков, включенных в обработку, определяются элементы внешнего ориентирования. Фототриангуляция развивается согласно составленному проекту, о котором более подробно написано в разделе 8.3.

Особенностью стереофотограмметрической обработки снимков является то, что для всех точек, включенных в обработку, необходимо измерять координаты на перекрывающихся снимках, т. е. для каждой измеряемой точки необходимо найти соответственную точку на соседнем снимке. В современных программах стереофотограмметрической обработки снимков процесс идентификации соответственных точек автоматизирован. Как правило, оператор один раз вручную отождествляет две соответственные точки. При этом координаты (х1 у1ь х2, Уг) этих точек на левом и правом снимках определяются автоматически. Разность абсцисс можно принять за средний продольный параллакс р точек стереопары, а разность ординат — за средний поперечный параллакс д тех же точек. В дальнейшем оператор курсором отмечает измеряемые точки лишь на левом снимке стереопары. Для них автоматически определяются координаты (х1,у1) на левом снимке и вычисляются приближенные координаты (х2, у2) соответственных точек на правом снимке: x2=y-p, y2=y1-q

Далее работает программа сравнения цифровых изображений левого и правого снимков вблизи соответственных точек. Участок левого снимка с центром в точке (хь у\) сравнивается с участком правого снимка с центром в точке (х2, уг). В окрестностях точки (Х2, Уг) на правом снимке автоматически отыскивается точка, вокруг которой оптическая плотность распределена так же, как на левом снимке вокруг точки (хь у\). Точность идентификации определяется коэффициентом корреляции: чем больше коэффициент корреляции, тем выше надежность идентификации.

После развития фототриангуляции создается цифровая модель рельефа. В ЦФРС как регулярные ЦМР, так и структурные ЦМР строятся автоматически. Густота сетки пикетов для построения ЦМР задается оператором в зависимости от сложности и высоты сечения рельефа. Построение ЦМР сопровождается автоматическим проведением горизонталей. Однако полностью автоматизировать построение ЦМР в существующих ЦФРС невозможно. Неизбежны ошибки при проведении горизонталей по лесным массивам, через реки, по застроенным территориям и т. п. В подобных случаях оператор корректирует построение цифровой модели рельефа при ее стереоскопическом наблюдении на экране монитора. Для этого в цифровых станциях предусмотрены режим выведения пары снимков на экран монитора и возможность получения стереоэффекта с помощью специальных очков, например поляризационных (см. раздел 4.3). Одиночные цифровые модели рельефа, построенные по стереопарам, объединяются в единую цифровую модель рельефа на всю картографируемую территорию. Фрагменты единой ЦМР используются при ортофототрансформировании снимков.

При ортофототрансформировании выполняется трансформирование каждого пикселя или площадки, состоящей из нескольких смежных пикселей. Каждому элементу трансформирования (пикселю или площадке) ставится в соответствие определенная высотная координата, полученная из ЦМР. При таком трансформировании наиболее полно учитывается влияние рельефа местности. В результате ортофототрансформирования получают одиночные ортофотоснимки, которые затем сшивают в единое изображение. Объединение ортофотоснимков подобно аналогичному процессу сшивки векторных изображений.

Далее следует деление единого ортофотоизображения на планшеты (трапеции) принятой государственной разграфки с соответствующим зарамочным оформлением. Такая продукция называется ортофотопланом.

Билет № 55. Привязка снимков. ФГМ обработка как одиночного снимка, так и пары снимков предполагает наличие опорных точек. Опорные точки позволяют проводить трансформирование одиночных снимков и геодезическое ориентирование пространственных моделей местности. Геодезические координаты опорных точек можно получить с помощью геодезических измерений в поле или камерально ФГМ методом. Процесс опознавания на снимках точек местности и определение координат этих точек геодезическими методами называют привязкой аэрофотоснимков. В качестве опорных точек выбирают надежно идентифицируемые на снимках точки местности. Привязка, обеспечивающая каждый снимок или каждую стереопару опорными точками в количестве, необходимом для фотограмметрической обработки, называют сплошной, в противном случае — разреженной. Если в результате привязки у каждой опорной точки определены все три геодезические координаты, то привязку называют планово-высотной, если только плановые координаты — плановой, если только высотная координата — высотной. Привязка аэрофотоснимков состоит из нескольких этапов: подготовки материалов (включает подбор комплектов контактных или увеличенных снимков и репродукций накидного монтажа на объект работ); составления проекта привязки (проводят на репродукции накидного монтажа); рекогносцировки и закрепления на местности опорных точек (опознают и накалывают на снимки существующие пункты триангуляции государственной сети, выбирают окончательное положение каждой опорной точки и уточняют метод ее геодезического определения); полевых измерений измерения и для каждой опорной точки составляют схему геодезического определения, на которой подписывают значения всех измеренных линий и углов.; вычислительных работ (получают каталог геодезических координат опорных точек).; оформления материалов и сдачи работ: Для каждой трапеции государственной разграфки, землепользования или населенного пункта формируют техническое дело, в которое входят все материалы полевых и камеральных работ: репродукции накидного монтажа, снимки с оформленными опорными точками, схемы кодов и засечек, полевые журналы, ведомости координат и т. п.

Билет № 57. Обновление и корректировка графических и цифровых планов и карт. Метрическая и смысловая информация, содержащаяся на фотопланах, ортофотопланах и графических планах, с течением времени устаревает. Старение происходит в результате естественных или антропогенных изменений объектов земной поверхности. Для поддержания информации на современном уровне на планы наносят появившиеся изменения. Процесс внесения изменений в содержание планов называют обновлением или дежурным сопровождением. При обновлении наносят вновь появившиеся объекты и удаляют исчезнувшие элементы ситуации. Обновление выполняют геодезическим или фотограмметрическим методом. Геодезический метод заключается в том, что в поле план на бумажной основе сличают с натурой. Положение вновь появившихся объектов определяют путем простых геодезических измерений (линейных промеров, линейных засечек и т. п.) от имеющихся на местности и плане контурных точек. В дальнейшем на экране монитора курсором по результатам линейных измерений отмечается положение определяемых объектов Геодезический метод обеспечивает высокую точность, используется при малых локальных изменениях ситуации на местности. Фотограмметрический метод заключается в том, что обновляемый план камерально сличают с материалами новой аэрофотосъемки, на которых определяют изменения, дешифрируют вновь появившиеся объекты и после полевой проверки наносят изменения на план. Данный метод применяют для обновления планов на большие территории. Технологическая схема основных производственных процессов при обновлении планов: Выполнение периодической АФС →Подготовительные работы→ Камеральное дешифрирование. Визуальное выявление изменений → Полевое дешифрирование. Обследование камерально дешифрированных объектов → Определение координат опорных точек → Нанесение изменившейся ситуации на план фотограмметрическими способами

Конкретный вариант организации работ по корректировке планов определяется многими факторами: техническим обеспечением, экономичностью, оперативностью выполнения работ и т. п. Цифровые способы фотограмметрической обработки снимков упрощают работы по обновлению планов. Существующие компьтерные программы экономично и качественно выполняют ввод изменившейся ситуации на обновляемый план. Наиболее простой в выполнение периодической АФС способ представляет собой «врезку» фрагмента снимка с изменившейся ситуацией.. При значительных изменениях ситуации, когда невозможно надежно опознать на обновляемом плане опорные точки по периметру фрагмента снимка, применяют методы фототриангуляции. Используя идентифицированные точки как концы базисов, вычисляют коэффициент масштаба для данного фрагмента снимка. Изображение фрагмента снимка, приведенное к масштабу обновляемого плана, занимает положение в геодезическом пространстве на электронном плане.Периодичность аэрофотосъемки, выполняемой для обновления планов, определяется быстротой и степенью старения имеющейся в них метрической и смысловой информации. Аэрофотосъемку выполняют с помощью АФА, имеющих объективы с фокусным расстоянием /= 200...500 мм. Продольное и поперечное перекрытия снимков при съемке могут быть стандартными. Выбор благоприятного времени выполнения аэрофотосъемочных работ зависит от вида обновляемой информации. Для обновления базовых планов поселений съемку проводят в безлиственный период (ранняя весна или поздняя осень). В процессе подготовительных работ собирают и анализируют планово-картографический и справочный материал на территорию, планы которой обновляют.