54 Технология цифровой стереофотограмметрической обработки снимков

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

Вводят изображение с помощью высокоточных фотограммет¬рических сканеров. В процессе сканирования предусмотрена возможность улучшения фотографических качеств исходного изобра¬жения (увеличения или уменьшения коэффициента контрастнос¬ти проработка в тенях и светлых участках и т. п.). В современных сканерах в автоматическом режиме может быть выполнено скани¬рование до 500 снимков.

После ввода изображений осуществляется внутреннее ориенти¬рование снимков путем введения в файл параметров АФА элемен¬тов внутреннего ориентирования.

Далее следует выполнение фототриангуляции, в процессе кото¬рой каждая стереопара обеспечивается опорными точками, либо для всех снимков, включенных в обработку, определяются эле¬менты внешнего ориентирования. Фототриангуляция развивается согласно составленному проекту, о котором более подробно напи¬сано в разделе 8.3.

Особенностью стереофотограмметрической обработки сним¬ков является то, что для всех точек, включенных в обработку, не¬обходимо измерять координаты на перекрывающихся снимках, т. е. для каждой измеряемой точки необходимо найти соответ¬ственную точку на соседнем снимке. В современных программах стереофотограмметрической обработки снимков процесс иденти¬фикации 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 стерео¬пары, а разность ординат — за средний поперечный параллакс д тех же точек. В дальнейшем оператор курсором отмечает измеряе¬мые точки лишь на левом снимке стереопары. Для них автомати¬чески определяются координаты (х1,у1) на левом снимке и вычис¬ляются 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, вок¬руг которой оптическая плотность распределена так же, как на ле¬вом снимке вокруг точки (хь у\). Точность идентификации опре¬деляется 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 автоматичес¬ким проведением горизонталей. Однако полностью автоматизиро¬вать построение ЦМР в существующих ЦФРС невозможно. Неиз¬бежны ошибки при проведении горизонталей по лесным масси¬вам, через реки, по застроенным территориям и т. п. В подобных случаях оператор корректирует построение цифровой модели ре¬льефа при ее стереоскопическом наблюдении на экране монитора. Для этого в цифровых станциях предусмотрены режим выведения пары снимков на экран монитора и возможность получения сте¬реоэффекта с помощью специальных очков, например поляриза¬ционных (см. раздел 4.3). Одиночные цифровые модели рельефа, построенные по стереопарам, объединяются в единую цифровую модель рельефа на всю картографируемую территорию. Фрагмен¬ты единой ЦМР используются при ортофототрансформировании снимков.

При ортофототрансформировании выполняется трансформи¬рование каждого пикселя или площадки, состоящей из несколь¬ких смежных пикселей. Каждому элементу трансформирования (пикселю или площадке) ставится в соответствие определенная высотная координата, полученная из ЦМР. При таком трансфор¬мировании наиболее полно учитывается влияние рельефа местно¬сти. В результате ортофототрансформирования получают одиноч¬ные ортофотоснимки, которые затем сшивают в единое изображе¬ние. Объединение ортофотоснимков подобно аналогичному про¬цессу сшивки векторных изображений.

Далее следует деление единого ортофотоизображения на план¬шеты (трапеции) принятой государственной разграфки с соответ¬ствующим зарамочным оформлением. Такая продукция называет¬ся 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.