Элементы внутреннего и внешнего ориентирования аэрофотоснимка кратко

Обновлено: 02.07.2024

Чтобы использовать аэрофотоснимок для составления плана или других измерительных целей, необходимо знать положение изобразившейся точки не только на аэрофотоснимке, но в системе геодезических координат. Для этого нужно установить положение аэрофотоснимка в момент фотографирования. Величины, определяющие положение аэрофотоснимка в момент фотографирования относительно геодезической системы координат, называют элементами ориентирования аэрофотоснимка. Их подразделяют на две категории: элементы внутреннего и внешнего ориентирования.

Элементами внутреннего ориентирования называют величины, определяющие положение центра проекции относительно аэрофотоснимка. К ним относят: фокусное расстояние и положение главной точки на аэрофотоснимке в системе его координат. Результаты определения элементов внутреннего ориентирования записывают в формуляр аэрофотоаппарата и в паспорт залета, используют на многих видах фотограмметрических работ.

Зная элементы внутреннего ориентирования, можно с помощью аэрофотоснимка восстановить связку проектирующих лучей, существовавшую в момент фотографирования. Для этого достаточно соединить прямыми линиями точки аэрофотоснимка с центром проекции; на практике это делаю с помощью оптических приборов: негатив помещают в особую проектируюшую камеру (стереоскоп) с фокусным расстоянием таким же, как у аэросъемочной камеры. Подобную связку можно получить и уменьшением в одинаковое число раз размеров аэрофотоснимков.

Элементы внешнего ориентирования аэрофотоснимка – величины, определяющие положение его плоскости и центра проекции относительно местности. К ним относятся: три пространственные координаты центра проекции и три угла вращения аэрофотоснимка вокруг пространственных осей. Из-за отсутствия достаточно точных способов опр-я всех элементов внешнего ориентирования в процессе аэрофотосъемки их устанавливают пока только в резул последующей фотограмметрической обработки АФСв.

Масштаб АФС

Масштаб АФС – отношение длины изображения отрезка на АФС к его длине на местности:

1. В лесоустроительной инструкции для определения масштаба АФС рекомендуется измерять длину не менее двух разнонаправленных линий (квартальных просек) в центральной части АФС длиною не менее 20 мм на АФС 18см*18см и не менее 40 мм на АФС 30см*30см, а затем вычислять среднее значение масштаба.

2. Масштаб АФС можно определить по элементам ориентирования:

3. Более точное определение масштаба по длине линий на АФС и карте (лесоустроительному планшету):1/m = lC/lK*mK

Масштаб горизонтального участка плоской местности постоянен по всей площади АФС. Масштаб планового АФС изменяется в различных частях и направлениях. В практике этим пренебрегают и масштаб планового АФС определяют как горизонтального. В горной местности масштабы определяются для различных частей АФС.

Знание масштаба необходимо и на предварительных этапах АФС для определения высоты съемки.

Под масштабом изображения местности понимают отношение отрезка прямой этого изображения к соответствующему отрезку прямой на местности. Масштаб горизонтального аэрофотоснимка выражается простым соотношением , где fk – фокусное расстояние камеры; Н – высота фотографирования.

Масштаб горизонтального аэрофотоснимка плоской местности постоянен по всей площади аэрофотоснимка, следовательно, горизонтальный аэрофотоснимок является планом плоской местности. Масштабы планового и перспективного аэрофотоснимков не равны масштабу соответствующего горизонтального аэрофотоснимка. Масштаб планового аэрофотоснимка в принципе различен не только в разных частях аэрофотоснимка, но и в каждой точке. Он неодинаков также для различных направлений. Однако, учитывая, что углы наклона плановых аэрофотоснимков малы (до 3°) и искажения невелики, масштаб их для практических целей определяется по той же формуле, что и горизонтальных аэрофотоснимков. Перспективный аэрофотоснимок в разных своих частях имеет существенно различные масштабы изображения, которые зависят от того, в каком направлении взят измеряемый отрезок. Только по линиям, перпендикулярным к главной вертикали (по горизонталям) масштаб остается постоянным. Масштаб перспективного аэрофотоснимка может быть определен как отношение бесконечно малого отрезка dr на аэрофотоснимке к соответствующему бесконечно малому отрезку на местности DR.

18 Искажения изображения на АФС обуславливаются наклоном АФС, рельефом и изменением высоты съемки. Они разделяются на линейные и угловые. При наклоне АФС угол между оптической осью и направлением на точку А увеличивается и они смещаются к краю АФС. Величина смещения зависит от величины угла наклона, квадрата расстояния до точки нулевых искажений и обратно пропорциональна величине фокусного расстояния. Смещение точек приводит к искажению углов. Для уменьшения искажений при проведении АФС стремятся сохранить вертикальное положение оптической оси АФА.


В результате влияния рельефа точка А изобразится в точке а, а на плане должна быть в точке а0. Отрезок аа0представляет собой смещение точки за рельеф ( = rh/H). Чем ближе к краю АФА находится точка, чем выше (ниже) расположена она над средней плоскостью АФС, чем меньше высота фотографирования, тем больше смещение точки из-за рельефа. Для нахождения планового положения точки: при положительном рельефе, ее нужно передвинуть к точке надира, при отрицательном – к краю АФС.

Определение планового положения контурных точек и точки аэроснимка прямыми засечками в заранее заданном масштабе выполняют двумя способами.

1. Определяют прямыми засечками плановое положение контурных точек в произвольном масштабе, а затем план произвольного масштаба, с имеющимися на нем точками, приводят к заданному масштабу, т. е. выполняют процесс редуцирования.

2. Определяют плановое положение контурных точек прямыми засечками сразу в заданном масштабе. Как в том, так и в другом случаях требуется, чтобы среди определяемых по аэроснимкам прямыми засечками точек было не менее двух, контурных точек, положение кото­рых известно на плане в масштабе.

Ландшафты и их структура

Под длительным воздействием климата, рельефа, поверхностных горных пород, геоботанических, гидрологических и комплекса других факторов поверхность Земли разделена на ряд природно-территориальных комплексов (ПТК) – природных зон: тундра, лесотундра, тайга, зона смешанных лесов, лесостепь и т.д. В свою очередь они делятся на более мелкие, но более однородные:

ландшафты, местности, урочища, фации (типы леса).

Несколько рядом расположенных фаций составляют урочище, несколько урочищ – местность или ландшафт.

Территория РБ относится к зоне смешанных лесов. Здесь присутствуют подзоны (ландшафты):

1) широколиственно-еловых (дубово-темнохв) лесов,

2) елово-грабовых дубрав (грабово-дубово-темнохвойных) лесов,

3) грабовых дубрав (широколиственно-сосновых) лесов.

В пределах подзон выделено 7 лесорастительных районов (местностей), которые в свою очередь подразделяются на подрайоны и лесные массивы (урочища), и далее на типы леса (фации). Для ПТК всех рангов характерна однородность поверхностных горных пород, рельефа, климата, увлажнения и почв, определяющих структуру и внешний вид лесов и особенности их изображения на АКС. Это дает возможность дешифрировать границы ПТК. Совпадение границ геологической основы, почв и насаждений положено в основу ландшафтного метода дешифрирования – разделения территории на однородные ПТК (выдела). При этом различия лесной растительности используются как индикаторы границ, хорошо заметные на АКС.

Однако при ландшафтном дешифрировании нельзя с достаточной степенью точности опр-ь такс показатели нас-й. Поэтому в наст вр таксационное дешифрирование проводится на основе сочетания ландшафтного и аналитико-измерительного методов дешифрирования.

Для установления связей между точками объекта и их фотографическими изображениями используются пространственные и плоские системы координат. Если картографируемый участок захватывает больше, чем 1 зону может использоваться геоцентрическая система координат (рис.5).

В ней за начало координат принят центр общеземного эллипсоида О'г, а плоскостью X 'г Y 'г является плоскость экватора. Ось X 'г находится в плоскости начального меридиана, а ось Z 'г совмещена с полярной осью О'г Р. Система координат правая. За фигуру Земли принимается эллипсоид вращения с полуосями а и b и сжатием е. Любая точка О пространства задаётся геодезическими координатами: широтой В, долготой L и высотой Н. Геоцентрические координаты X 'г, Y 'г, Z 'г точки О находят по их геодезическим координатам, с помощью известных формул сфероидической геодезии.

Может использоваться и прямоугольная система координат X"г Y"г Z"г, представленная на рис.5. Она сохраняет все преимущества геоцентрической системы, но абсолютные значения координат точек в ней меньше. Ось Z"г нормальна к поверхности эллипсоида в начальной точке О картографируемого участка; ось Y"г совпадает с направлением на север. Система координат правая. За начало счёта высот принимается такое значение, при котором аппликаты всех точек положительны. Координаты X"г, Y"г, Z"г, легко получаются из геоцентрических X'г, Y'г, Z'г путём трёхмерного преобразования, включающего перенос начала координат и их вращение.

При решении задач на сравнительно небольшом участке местности используется известная левая система прямоугольных координат



Oг Xг Yг Zг (рис.6) Гаусса.

На практике часто находит применение местная система пространственных прямоугольных координат Xг Yг Zг с началом в некоторой точке А картографируемого участка (рис.6). В этой системе ось Zг нормальна к поверхности квазигеоида в точке А, ось Xг горизонтальна и параллельна осевому меридиану зоны, в которой находится участок съёмки, а ось Yг направлена на восток. Координаты начала задаются в системе Ог Xг Yг Zг.

На каждом снимке по его периметру имеется ряд координатных меток, которые определяют плоскую прямоугольную систему координат o' x y. Такая система при наличии на снимке четырёх меток 1, 2, 3, 4 показана на рис. 7. Начало координат находится в точке о' пересечение отрезков 1-2 и 3-4. Ось x совмещается с прямой 1-2, а ось y с перпендикуляром к оси x в точке о'. Возможны и другие варианты. Например, ось y – это главная вертикаль, а ось x - одна из горизонталей и т. д. Отметим, что на наземных снимках оси обозначают буквами x и z, а координаты в системе координат снимка иногда называют фотокоординатами.

Положение точка на снимке определяется координатами x и y, но это можно сделать и в пространственной фотограмметрической системе X'Y'Z' (рис.8). Начало координат этой системы всегда совмещено с точкой фотографирования S, а оси X', Y', Z' параллельны осям X, Y, Z фотограмметрической системы координат точек объекта местности или осям геодезической системы координат.

Связи между плоскими и пространственными координатами точек снимка и местности устанавливаются через элементы ориентирования снимка.

Элементами ориентирования снимка называются величины, определяющие его положение в момент фотографирования относительно выбранной пространственной прямоугольной системы координат. Различают элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимка.

Элементы внутреннего ориентирования позволяют найти положение центра проекции относительно снимка, а значит восстановить связку проектирующих лучей, существовавшую в момент фотографирования. К ним относятся координаты главной точки x0, y0 снимка и фокусное расстояние f фотокамеры (рис.9).

Элементы внешнего ориентирования (ЭВО) позволяют установить положение снимка (связки), которое она занимала в момент фотографирования относительно заданной пространственной прямоугольной системы координат. Для снимков, полученных АФА, на практике используют две таких системы.

В первую систему ЭВО (рис. 10) входят координаты Xs, Ys, Zs точки фотографирования, а также углы поворота снимка α, ω и κ

Продольный угол наклона снимка α образуется осью Z΄ и проекцией главного луча Sо на плоскость X΄ Z΄.

Поперечный угол наклона снимка ω заключён между главным лучом Sо и его проекцией на плоскость X΄ Z΄.

Угол поворота снимка κ образуют ось у снимка и след плоскости, проходящей через главный луч Sо и ось Y΄ (в этой плоскости находится угол ω).

На рис. 10 углы κ и ω положительные, угол α - отрицательный.

Вторая система (рис.11) ЭВО содержит:

координаты Xs, Ys, Zs точки фотографирования;

t – дирекционный угол оптической оси фотокамеры – он образуется следом плоскости главного вертикала W и положительным направлением оси X΄;

ε - угол наклона снимка, находится в плоскости главного вертикала между главным и надирным лучами;


κ – угол поворота в плоскости снимка, образуется главной вертикалью и осью y плоской системы координат x y.

Вопросы для самоконтроля

1. Назовите системы координат, используемые в фотограмметрии.

2. Отобразите на чертеже геоцентрическую систему координат.

3. Отобразите на чертеже плоскую прямоугольную систему координат снимка.

4. Отобразите на чертеже пространственную систему координат точки снимка.

5. Назовите элементы внутреннего ориентирования снимка и отобразите их на чертеже.

6. Назовите предназначение элементов внешнего ориентирования снимка.

7. Отобразите на чертеже первую систему элементов внешнего ориентирования снимка.

8. Отобразите на чертеже вторую систему элементов внешнего ориентирования снимка.

При изучении геометрии снимка необходимы определяющие его в пространстве, относительно заданной системы координат. На снимке и на местности устанавливают системы координат между которыми геометрическая связь. Элементы ориентирования снимка подразделяются на внутренние и внешние. Элементы внутреннего ориентирования позволяют найти центр проекции. Таких элементов три: фокусное расстояние f, и положение главной точки на снимке о (образованных путем пересечения противоположенных точек снимка)

Элементы внутреннего ориентирования известны с высокой точностью.

Элементы внешнего ориентирования: определяют пространственное положение связки проектирующих лучей. Их шесть: координаты центральной проекции (Хs Уs Zs) это линейные

Есть еще три угловых элемента (альфа – угол наклона между главным лучом и отвесным лучом; А – дирекционный угол, между проекцией и главной вертикалью ; угол каппа – между главной вертикалью и осью х на снимке абцисс, или это поворот снимка в своей плоскости). Таким образом элементы проектирования внутреннего и внешнего определяют то пространственное положение снимка при котором индинтичная точка на снимка и на местности лежат на проектирующих лучах сходящихся …

2.7 связь координат соответственных точек аэрофотоснимка и местности.

Пусть у наклонного аэрофотоснимка P плоской горизонтальной местности, So = f; SN=H … за начало координат примем точку С (точка нулевых искажений), за ось абцисс главная вертикаль х, ось ординат — главная горизонталь h c h c . Теперь в предметной плоскости Е (местность) за начало координат примем точку С. За ось абцисс — проекцию главной вертикали, за ось ординат — проекцию главной горизонтали. Возьмем на снимке и на местности соответственные точки т. А(ХА, УА) и т. а(Ха, Уа). Проведем на снимке из точкек а’ и с …..

Смещение точек аэрофотоснимка в следствие влияния угла наклона

С наличием угла наклона происходит изменение масштаба на снимке. Пусть аэрофотоснимок

ЭЛЕМЕНТЫ ОРИЕНТИРОВАНИЯ АЭРОФОТОСНИМКОВ - величины, определяющие положение аэроснимка относительно центра проекции аэрофотоаппарата и относительно местности. Различают элементы ориентирования внутренние и внешние.

Содержимое работы - 1 файл

Аэро).docx

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Сыктывкарский лесной институт (филиал) государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

"Санкт – Петербургская государственная

лесотехническая академия им. С.М. Кирова"

Факультет заочного обучения

Кафедра дорожного, промышленного, гражданского строительства

Контрольная работа

по дисциплине: "Основы аэрогеодезии и инженерно-геодезические работы"

Выполнила: Кочурова Мария Владимировна,

студентка факультета: заочного обучения

Специальности: Автомобильные дороги и аэродромы,

Заочной формы обучения, 5 курса, группы № 1550, зачетка № 060596

Проверил: Доронин Максим Николаевич

ЭЛЕМЕНТЫ ОРИЕНТИРОВАНИЯ АЭРОФОТОСНИМКОВ - величины, определяющие положение аэроснимка относительно центра проекции аэрофотоаппарата и относительно местности. Различают элементы ориентирования внутренние и внешние.

Элементы ориентирования аэроснимка.

Основание перпендикуляра из центра проектирования S на плоскость аэроснимка находится в точке о и называется главной точкой снимка. Главная точка должна находиться на пересечении прямых, соединяющих противоположные координатные метки 1, 2, 3, 4, изображающиеся на каждом аэроснимке.

Аэроснимок обладает еще одним свойством: направления, проведенные из главной точки на любые контурные точки аэроснимка, практически не имеют искажений.

Фототриангуляцию выполняют по аэронегативам построением системы треугольников вдоль каждого маршрута, при этом имеется в виду свойство аэроснимка о неискажении направлений, проведенных от главной точки.
Без преобразования аэроснимок представляет собой план местности только в том случае, когда снимаемая местность горизонтальна, фотопластинка горизонтальна и оптическая ось объектива отвесна. Но практически в момент съемки так не бывает.

Следовательно, для получения аэроснимка, представляющего план местности, необходимо его трансформировать.

От затвора требуется:

1) надежность работы и способность к производству значительного количества последовательных экспозиций;

2) постоянство даваемых выдержек;

3) отсутствие искажений изображения в результате работы затвора;

4) получение равномерной освещенности по всей поверхности аэроснимка;

5) возможно больший кпд.

Основные типы затворов следующие. Затворы дисковые, помещаемые непосредственно перед объективом или за ним или между линзами. Затворы жалюзи - междулинзовые или внелинзовые. Затворы шторные, помещаемые перед экспонируемой пластинкой или пленкой.

На местности по опознанным и соответствующим образом закрепленным точкам от пунктов геодезической сети прокладывают цепочки треугольников или теодолитные ходы, или используют метод засечек. Все точки, координаты которых определены в результате полевых измерений, являются опорными и должны быть отмечены ( опознаны) на аэроснимках с точностью не ниже 0 1 мм. На обратной стороне аэроснимка опознанную точку обводят кружком и около нее ставят тот же номер, что и в журнале геодезических измерений. Чтобы подобные точки послужили обоснованием смежных маршрутов, их выбирают в зоне поперечного перекрытия аэроснимков.

Способы создания съемочного обоснования, густоту точек и схемы развития ходов устанавливают в соответствии с проектом привязки аэроснимков; который составляют после аэросъемки по контактным отпечаткам и накидному монтажу. Этот проект обычно составляют те исполнители, которые в дальнейшем должны вести камеральную обработку аэросъемочных материалов. Проектом предусматривается или сплошная привязка, при которой каждый аэроснимок обеспечивается четырьмя точками, необходимыми для его трансформирования и монтажа, или разреженная, при которой часть точек определяют в камеральных условиях способом фототриангуляции.

При аэрофотосъемке с вертолетов и самолетов с помощью специальной аппаратуры получают плановые снимки местности. Поскольку географический ландшафт является функцией также и геологического строения местности и особенностей залегания подземных вод, изображение этой местности несет в себе и определенный объем инженерно-геологической информации, получение которой с аэроснимка является задачей инженерно-геологического дешифрирования.

Без преобразования аэроснимок представляет собой план местности только в том случае, когда снимаемая местность горизонтальна, фотопластинка горизонтальна и оптическая ось объектива отвесна. Но практически в момент съемки так не бывает. Следовательно, для получения аэроснимка, представляющего план местности, необходимо его трансформировать.

Если качество материалов аэрофотосъемки хорошее, то достаточно и пяти высотных опознаков, расположенных по краям стереопары. Но для контроля рисовки рельефа в этом случае опознают и определяют высоты ряда точек, расположенных на линии основных высотных опознаков. Высотные опознаки намечают на тройном продольном перекрытии и посередине поперечного перекрытия. Их располагают на линии перпендикуляров, восстанавливаемых из главных точек аэроснимка к линии базиса. Расстояние от линии базиса до высотного опознака менее 3 - 4 см нежелательно. Высотные опознаки накалывают и оформляют так же, как и плановые.

Читайте также: