§ 101 Особенности фотограмметрической обработки космических фотоснимков

Рассмотренные выше отличия космических фотоснимков от аэро­фотоснимков при условии частичного или полного отсутствия опорного обоснования на поверхности небесных тел требуют при их фотограмметрической обработке изменения методической и технической основы, принятой для топографических аэрофото­снимков.

Специфика фотограмметрической обработки аэрофотоснимков состоит в том, что их внешнее ориентирование выполняется в пря­моугольной геодезической системе координат, справедливой только для данной шестиградусной зоны картографической проекции Гаусса — Крюгера, принятой в нашей стране для создания топо­графических карт. Такая методика обработки возможна при соз­дании карты на площадь, в пределах которой сферическая поверх­ность может быть заменена плоскостью с допустимыми откло­нениями.

При фотограмметрической обработке космических фотосним­ков необходимо точки спроектировать на поверхность референц-эллипсоида, определяющего фигуру планеты. Для этого в каче­стве внешней координатной системы нужно взять планетоцентрическую систему координат О_цХ_цУ_цZ_ц (рис. 130), в которой положение начала фотограмметрической системы координат SXYZ определяется вектором . Положение точки М поверхности планеты в планетоцентрической системе координат определяется вектором , а в фотограмметрической системе координат — векто­ром Три вектора связаны уравнением внешнего ориентирования

где т — масштабный коэффициент, а мат­рица А определяет разворот фотограмметрической системы коор­динат относительно планетоцентрической. Методика решения этого уравнения аналогична описанной для аэрофотоснимков. Особен­ность состоит в том, что элементы внешнего ориентирования сним­ков определяются не по опорным точкам, которых нет на поверх­ности небесных тел, а по орбитальным данным, полученным радиотехническими средствами, а при наличии на борту звездной фотокамеры — по снимкам звездного неба.

Спроектировав точки на поверхность референц-эллипсоида, осуществляют переход от планетоцентрической системы координат к системе координат O_KX_KY_KZ_K выбранной картографической про­екции: . Перенос точек с поверхности референц-эллип­соида на плоскость выполняется согласно формулам математиче­ской картографии для каждой конкретной проекции.

Описанный порядок фотограмметрических преобразований не­обходимо учитывать при составлении программ аналитической про­странственной фототриангуляции по космическим снимкам, в ре­зультате построения сетей которой будут получены координаты опорных точек на поверхности небесного тела в заданной карто­графической проекции. Кроме того, эта методика обработки тре­бует применения аналитических фототрансформаторов и универ­сальных приборов, вычислительный блок которых производит ука­занные преобразования и управляет работой выходных устройств: координатографа, фотопечатающего устройства, цифрового печа­тающего устройства, что позволяет получить графическую, фото- и цифровую карты.

Первым этапом фотограмметрической обработки снимков яв­ляется монтирование фотосхемы, роль которой при съемках из: космоса значительно возрастает, так как она позволяет в корот­кие сроки получить представление о сфотографированном участке поверхности небесного тела и произвести его дешифрирование, а также составить проект дальнейших фотограмметрических и кар­тографических работ.

При космической съемке монтирование фотосхем осложняется рельефом местности, углами наклона и разномасштабностью сним­ков, а также сферичностью снимаемой поверхности. Влияние рельефа будет возрастать с укрупнением масштаба съемки, но одно­временно будет уменьшаться влияние сферичности.

Снизить влияние разномасштабности можно, либо включая в фотосхему большое число снимков, полученных при большом (избыточном) продольном перекрытии, либо производя масштаб­ное преобразование последующего снимка относительно предыду­щего по общим точкам. Изменение масштаба снимков осуществля­ется на фототрансформаторе при горизонтальном расположении экрана. При этом имеется возможность получить фотосхему в мас­штабе крупнее масштаба исходных снимков, что облегчит дешиф­рирование объектов заснятой поверхности. Работу начинают с уве­личения самого крупномасштабного снимка в маршруте. На экран кладут лист бумаги и на него наносят максимально удаленные друг от друга две точки, опознанные на соседнем снимке, который потом масштабируют по отрезку между этими точками. Из отпе­чатков, полученных со снимков, монтируют фотосхему так же, как из аэрофотоснимков. Изменение масштаба изображения на такой «фотосхеме будет происходить плавно, а не скачкообразно. Опи­санный способ монтирования фотосхемы позволяет сократить число используемых снимков.

Фототрансформирование космических снимков выполняется строго только на аналитических фототрансформаторах, которые позволяют одновременно учитывать систематические ошибки. При фототрансформировании космических фотоснимков на существую­щих оптико-механических фототрансформаторах необходимо фото­изображение на снимке разделить на зоны, в пределах которых поверхность относимости может быть аппроксимирована плос­костью и угол наклона снимка к ней можно считать постоянным. Каждую зону трансформируют отдельно, используя в качестве ориентирующих точек ее угловые точки, координаты которых оп­ределяют из аналитической пространственной фототриангуляции. В результате для каждого космического фотоснимка будет полу­чено число отпечатков, равное числу зон на нем.

Размер зон рассчитывают по формуле (310), где δ_x, _у = 0,3 мм, но с увеличением угла наклона фотоснимка к плоскости зоны ее расчетную величину нужно уменьшить, так как превышение NN_O (рис. 131) центральной точки N над плоскостью зоны приводит к увеличению ошибки δ_R в положении этой точки на фотоплане. Чтобы избежать уменьшения размера зоны, нужно для трансфор­мирования изображения данной зоны выбрать снимок Р', на ко­тором луч, проектирующий точку N, совпадает с направлением местной вертикали в этой точке.

Если при трансформировании космических фотоснимков необ­ходимо получить фотоизображение в картографической проекции, в которой параллели и меридианы изображаются кривыми, то размер зон определяется дополнительным условием аппроксимации кривой линии прямой с допустимой точностью. Это объясня­ется тем, что оптико-механические фототрансформаторы не позво­ляют преобразовывать прямую линию в кривую. Из существую­щих фототрансформаторов для трансформирования космических фотоснимков наиболее подходят ФТБ и ФТА, имеющие большой диапазон углов наклона экрана.

Существующие аналоговые универсальные приборы можно ис­пользовать для обработки космических фотоснимков при условии, что стереопары разделены на зоны, размеры которых рассчитаны по формулам (310) и (311). Выполнив внутреннее и взаимное ори­ентирования снимков по обычной методике, внешнее ориентирова­ние, а также съемку рельефа и контуров производят для каждой зоны отдельно. Так как большинство аналоговых стереоприборов рассчитано на обработку топографических аэрофотоснимков, имеющих углы наклона до 3°, то угол наклона между космиче­скими фотоснимками и плоскостью зоны не должен превышать этого значения. Наиболее подходит для обработки космических фотоснимков стереопланиграф Народного предприятия «Карл Цейс Йена» (ГДР), который обеспечивает наклоны модели в про­дольном направлении на 20°, а в поперечном — до 30—40°. Нали­чие базисных суппортов у обеих проектирующих камер, а также призм, позволяющих разворачивать изображение вокруг измери­тельной марки на 360°, позволяет устанавливать базис проектиро­вания не вдоль оси X прибора, а вдоль оси Y. В результате про­дольные углы наклона, по своим значениям превышающие допус­тимые приборные значения, будут устанавливаться на поперечном наклоне, имеющем больший диапазон.