История развития фотограмметрии реферат

Обновлено: 04.07.2024

Фотограмметрия (от фото. др.-греч. γράμμα — запись, изображение и . метрия) — технология дистанционного зондирования Земли, позволяющая определять геометрические, количественные и другие свойства объектов на поверхности земли по фотографическим изображениям, получаемым с помощью летательных аппаратов любых видов. В настоящее время изображения для фотограмметрии получают как кадровыми, щелевыми и панорамными фотоаппаратами, так и с помощью радиолокационных, телевизионных, тепловых и лазерных систем.

Содержание

1 Фотограмметрия и области применение
2 История возникновение
3 Развитие фотограмметрий

Работа содержит 1 файл

Документ Microsoft Word (3).doc

Фотограмметрия (от фото. др .-греч. γράμμα — запись, изображение и . метрия) — технология дистанционного зондирования Земли, позволяющая определять геометрические, количественные и другие свойства объектов на поверхности земли по фотографическим изображениям, получаемым с помощью летательных аппаратов любых видов. В настоящее время изображения для фотограмметрии получают как кадровыми, щелевыми и панорамными фотоаппаратами, так и с помощью радиолокационных, телевизионных, тепловых и лазерных систем.

Фотограмметрия появилась в середине XIX века, практически одновременно с появлением самой фотографии. Применять фотографии для создания топографических карт впервые предложил французский геодезист Доминик Ф. Араго примерно в 1840 г.

В простейшем случае пространственные координаты то чек объекта определяются путём измерений, выполняемых по двум или более фотографиям, снятым из разных положений. При этом на каждом изображении отыскиваются общие точки. Затем луч зрения проводится от местоположения фотоаппарата до точки на объекте. Пересечение этих лучей и определяет расположение точки в пространстве. Более сложные алгоритмы могут использовать другую, известную заранее, информацию об объекте: например, симметрию составляющих его элементов, в определённых случаях позволяющую реконструировать пространственные координаты точек лишь по одному фотографическому изображению.

Алгоритмы, применяемые в фотограмметрии, имеют целью минимизировать сумму квадратов множества ошибок, решаемую обычно с помощью алгоритма Левенберга — Марквардта (или метода связок), основанного на решении нелинейных уравненийметодом наименьших квадратов.

Области применения фотограмметрии

Фотограмметрия находит применение в различных видах деятельности:

Общие принципы фотограмметрии

Фотограмметрия использует способы и приёмы различных дисциплин, в основном, заимствованные из оптики и проективной геометрии.

Типы данных при производстве фотограмметрических работ.

На схеме показаны четыре основных типа данных, которые могут быть как входными, так и выходными при производстве фотограмметрических работ:

  • пространственные координаты определяют положение точек объекта в пространстве;
  • координаты на фотографии определяют положения точек объекта на плёнке или цифровом снимке;
  • элементы внешнего ориентирования фотоаппарата определяют его положение в пространстве и направление съёмки;
  • элементы внутреннего ориентирования определяют геометрические характеристики процесса съёмки.

К элементам внешнего ориентирования относятся трёхмерные координаты центра проекции, продольный и поперечный углы наклона снимка и угол поворота. К элементам внутреннего ориентирования относятся, в первую очередь, фокусное расстояние объектива (хотя может учитываться и характер искажений, вносимых при съёмке: например, дисторсияобъектива, деформация фотоматериала и пр.) и двухмерные координаты главной точки.

Дополнительные наблюдения помогают точнее определять расстояния и координаты точек объекта, а также уточнять масштабы и саму систему координат.

Достоинства фотограмметрии

  • Высокая точность измерений;
  • Высокая степень автоматизации процесса измерений и связанная с этим объективность их результатов;
  • Большая производительность (поскольку измеряются не сами объекты как таковые, а лишь их изображения);
  • Возможность дистанционных измерений в условиях, когда пребывание на объекте небезопасно для человека.

История возникновения

Применять фотографии для создания топографических карт впервые предложил французский геодезист Доминик Ф. Арагопримерно в 1840 г., а в 1860 г. французский военный инженер Э. Лосседа выполнил фотографирование Парижа с крыши высокого здания и по фотоснимкам создал план, точность которого оказалась выше плана, полученного геодезическим методом. Этой работой было положено начало фотограмметрического метода съемки, который в последующие годы совершенствовался и стал применяться во многих странах.

В России первые фототопографические съемки были выполнены в 1891—1898 гг. инженерами Н. О. Виллером, Р. Ю. Тиле, П. И. Щуровым для целей трассирования железных дорог в Закавказье и Восточной Сибири.

Направления развития и применение

Фотограмметрия развивается по двум основным направлениям.

  • Первое направление связано с созданием карт и планов по снимкам. Это направление часто называют фототопографией. Сюда же можно отнести составление карт поверхности внеземных объектов: Луны, Венеры, Марса.
  • Второе направление связано с применением фотограмметрии для решения прикладных задач в различных областях науки и техники: в архитектуре, строительстве, медицине, криминалистике, автомобилестроении, робототехнике, военном деле, геологии и т. д. Это направление в фотограмметрии называют наземной или прикладной фотограмметрией.


Такое широкое применение фотограмметрии обусловлено следующими ее достоинствами:

  1. Высокая точность, потому что снимки объектов получают прецизионными камерами, а обработку снимков выполняют строгими методами.
  2. Высокая производительность, достигаемая благодаря тому, что измеряют не сами объекты, а их изображения. Это позволяет автоматизировать процессы измерений по снимкам и последующую обработку на компьютере.
  3. Объективность и достоверность информации, за счет того, что информация об объекте получается фотографическим путем.
  4. Возможность повторения измерений в случае получения спорных результатов.
  5. Возможность получения в короткий срок информации о состоянии, как всего объекта, так и отдельных его частей.
  6. Безопасность выполнения работ, так как измерения выполняются неконтактным методом. Это имеет особое значение, когда объект недоступен или пребывание в его зоне опасно для здоровья человека.
  7. Возможность изучения неподвижных, а также медленно и быстро движущихся объектов, скоротечных и медленно протекающих процессов.

Периоды развития

В истории развития фотограмметрии можно выделить три основных периода, которые можно условно назвать как аналоговая,аналитическая и цифровая фотограмметрия.

Аналоговая фотограмметрия берет свое начало с изобретения в 1901 г. К. Пульфрихом стереокомпаратора. Этот прибор позволяет измерять координаты точек снимков составляющих стереопару. Далее развитие фотограмметрии пошло по пути создания специальных оптических и механических приборов, предназначенных для непосредственного создания карт по аэро- и наземным снимкам. Эти приборы позволяют выполнить все процессы преобразования снимков в карту. Первый такой прибор, стереоавтограф, был разработан в 1909 г. (Е. Орель) для создания карт по наземным снимкам. В 1915 г. Газзер запотентовал стереопроектор, который стал прототипом мультиплекса, позволяющего построить стереоскопическую модель на экране по множеству снимков и измерять ее с целью создания карты. В 1932 г. Ф. В. Дробышев изобрел стереометр, позволяющий нарисовать рельеф местности непосредственно на снимках. Контурную часть карты получали по фотопланам, составленных по множеству трансформированных снимков. Трансформирование снимков выполняли на специальных приборах, называемых фототрансформаторами, которые позволяют преобразовать наклонный снимок в горизонтальный. В этот период было разработано достаточно много различных универсальных фотограмметрических приборов, как в России, так и за рубежом, которые используются в некоторых предприятиях и в настоящее время.

Аналитическая фотограмметрия. Этот этап в развитии фотограмметрии начинается с появлением ЭВМ (примерно в 1950 г.). Начиная с этого времени стали развиваться аналитические методы фотограмметрической обработки снимков, которые продолжают совершенствоваться и по настоящее время. В 1957 г. У. В. Хелава (Канада) разработал первый аналитический универсальный прибор, представляющий собой сочетание стерекомпаратора и электронной вычислительной машины. На стереокомпараторе выполнялись измерения координат точек снимков, а на ЭВМ — все преобразования этих измерений в проекцию карты. По сравнению с аналоговыми приборами аналитические позволяют значительно повысить точность обработки снимков и производительность. Таких приборов и систем было разработано достаточно много (Швейцария, Германия, Франция, Италия, Россия и Украина). В настоящее время они не выпускаются, но используются на производстве.

Цифровая фотограмметрия начала развиваться с появлением цифровых изображений. В начале 90-х годов прошлого столетия появились первые коммерческие цифровые фотограмметрические системы, позволяющие решать все фотограмметрические задачи на компьютере, включая стереоскопическое наблюдение и измерение снимков на экране компьютера. Отличительной особенностью цифровых фотограмметрических систем является возможность широкой автоматизации всех процессов преобразования снимков в карту. Это направление в развитии фотограмметрии в настоящее время является основным и уже широко применяется на производстве.

Создание карт и планов. Применение фотограмметрии для решение различных научных и прикладных задач. Использование изображения для определения форм, размеров и положения объекта. Первые воздушные съемки. Основные периоды развития фотограмметрии.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид презентация
Язык русский
Дата добавления 21.05.2015
Размер файла 2,1 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

HTML-версии работы пока нет.
Cкачать архив работы можно перейдя по ссылке, которая находятся ниже.

Подобные документы

Выбор способа аэрофотографической съёмки, масштаба залета, фокусного расстояния АФА, высоты фотографирования и числа плановых, высотных и планово-высотных опознаков. Расчёт высоты сечения рельефа, аэросъемки. Составление проекта фотограмметрической сети.

курсовая работа [304,1 K], добавлен 18.11.2014

Физические особенности радиолокационной съёмки, современные системы. Передовые направления в обработке и применении радиолокационных данных. Создание и обновление топографических и тематических карт различных масштабов. Решение задач в гляциологии.

курсовая работа [4,6 M], добавлен 10.04.2012

Измерение горизонтальных углов между точками. Решение обратных геодезических задач. Определение недоступного расстояния. Расчет сетки для построения планов. Составление плана теодолитной съемки. Нанесение точек съемочного обоснования по координатам.

курсовая работа [98,1 K], добавлен 01.06.2015

Определение географических координат углов рамки исходной трапеции. Характеристика плановых и высотных геодезических сетей на участке. Применение аэрофототопографической съемки для создания планов крупных масштабов. Процесс вычисления с системой GPS.

курсовая работа [502,3 K], добавлен 10.02.2013

Геодезия как наука о Земле, измерениях, проводимых для определения ее формы и размеров с целью изображения на плоскости. Основные разделы геодезии и их задачи. Характеристика геодезических понятий. Методы и средства определения формы и размеров Земли.

презентация [61,8 K], добавлен 22.08.2015

Основные цели и задачи аэрокосмических съемок в геодезии и исследовании природных ресурсов Земли. Фотопленки и объективы, применяемые в аэрофотосъёмке. Технология обработки результатов съемки камерой. Космическая фотосъемка, спутниковые изображения.

реферат [4,4 M], добавлен 15.12.2014

Магнитная разведка как геофизический метод решения геологических задач, основанный на изучении магнитного поля Земли. Основные положения и термины магниторазведки, ее применение при картировании рудных полей и месторождений. Метод микромагнитной съемки.

В 1928 ᴦ. в Москве создан Государственный институт геодезии. аэрофотосъемки и картографии (ныне Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъемки и картографииим. Ф.Н. Красовского). Его ученые внесли существенный вклад в развитие топографо-геодезического и картографического производств.

Во втором периоде (1930 – 1945 гᴦ.) проводятся работы по совершенствованию комбинированного способа съемки и разработки дифференцированного способа создания карт по снимкам. Универсальный способ из-за высокой стоимости стереопланиграфа и низкой производительности в то время для СССР был неприемлем.

В 1931 ᴦ. в Ленинграде под руководством академика А.Е. Ферсмана организуется научно-исследовательский институт аэросъемки, ученые которого успешно разрабатывали основные вопросы аэрофотографии, фотограмметрии и дешифрирования аэроснимков. В 1934 ᴦ. он переведен в Москву и вошел в состав ЦНИИГАиК.

Первыми весомыми результатами второго периодабыло создание М.М. Русиновым широкоугольного и сверхширокоугольного объективов, С.П. Шокиным и Г.Г. Гордоном – топографических аэрофотоаппаратов. В 1933 ᴦ. выпущен стереоавтограф Ф.В. Дробышева. В I934-I938 гᴦ. им созданы стереометры, что послужило основой для широкого внедрения в производство и дальнейшего усовершенствования метода дифференцированных процессов. В теоретических исследованиях по совершенствованию отдельных процессов фототопографической съемки активно участвовали Н.М. Алексапольский, Ф.В. Дробышев, В.Ф. Дейнеко, Г.П. Жуков, М.Д. Коншин, Г.В. Романовский.

Для картографирования страны с 1937 ᴦ. начинают широко применяться методы аэрофототопографической съемки, а к 1939 ᴦ. в системе ГУГК они стали основными способами топографических съемок. Широкое применение получила съемка дифференцированным способом.

Успехи отечественной фотограмметрии позволили приступить к съемкам обширной территории страны в масштабах 1: 100000, 1: 50000 и 1: 25000. К началу Великой Отечественной войны сплошное картографирование территории страны вмелкихи средних масштабах в основном было выполнено.

В годы войны продолжались теоретические исследования в области фотограмметрии. Н.А. Урмаев завершил и опубликовал работу по теории фотограмметрии в векторном исчислении, а М.Д. Коншин разработал основные теоретические положения по обработкеснимков с преобразованием связок проектирующих лучей.

Во время второй мировой войны фактически всœе имеющиеся средства фотограмметрического картографирования были подчинœены решению сложной задачи создания огромного количества карт и фотодокументов для удовлетворения нужд войны.

После Великой Отечественной войны перед геодезией была поставлена задача завершения картографирования страны в масштабе 1: 100 000 и перехода к сплошному картографированию в масштабе 1: 25 000, а для отдельных районов - к съемкам в более крупных масштабах. В связи с этим потребовалось дальнейшее усовершенствование приборов и методов съемки. В 1950 ᴦ. на базе отечественной оптики был создан сверхширокоугольный многокамерный аэропроектор - мультиплекс (М.М. Русинов, Н.В. Викторов).

Наметившаяся тенденция применения приборов универсального типа тормозилась тем, что внедрение короткофокусных объективов нарушило допустимые соотношения между фокусными расстояниями съемочных камер и проектирующих камер универсальных приборов. Чтобы устранить эту проблему, была предложена методика обработки снимков с преобразованными связками проектирующих лучей. (М.Д. Коншин, Г.В. Романовский, Ф.В. Дробышев, А.Н. Лобанов, Г.П. Жуков, В.Я. Финковский и др.) На ее базе созданы отечественные универсальные приборы: стереопроектор Г.В. Романовского и стереограф Ф.В. Дробышева. Конструкция этих приборов упростилась благодаря тому, что аэрофотоснимки в них располагались в одной горизонтальной плоскости. В отличие от зарубежных универсальных приборов они позволили обрабатыватьаэрофотоснимки с любым полем изображения, могли быть установлены без специального фундамента͵ требовали меньшей рабочей площади и стоили намного дешевле зарубежных аналогов. Одновременно с созданием универсальных приборов в практику аэрофотосъемки были внедрены более надежные способы регистрации отдельных элементов внешнего ориентирования снимков (статоскопы, радиовысотомеры, гиростабилизирующие установки, радиогеодезические системы) и разработаны способы их использования в процессе построения и уравнивания сетей пространственной фототриангуляции (Г.В. Романовский, И.Д. Каргополов, В.И. Павлов и др.). Серьезное внимание уделялось развитию аналитических методов на базе применения высокоточных стереокомпараторов и ЭВМ (А.Н. Лобанов, М.Д. Коншин, И.Т. Антипов, Ф.Ф. Лысенко, В.Б. Дубиновский, Р.П. Овсянников, В.А. Полякова, И.И. Финаревский, С.Г. Могильный и др.). Разрабатывается технология крупномасштабных съемок (Н.А. Соколова, К.Н. Герценова и др.). Совершенствуется аэросъемочная оптика (Д.С. Волосов, М.М. Русинов), создаются новые приборы для дифференциального трансформирования (Е.И. Колонтаров, Г.П. Жуков, Ф.В. Дробышев и др.). Появляются автоматизированные стереокомпараторы (М.Д. Коншин, В.Д. Дервиз, В.И. Кораблев и др.), многоцелœевой аналитический автоматизированный прибор стереоанаграф (Г.А. Зотов, В.Е. Копылов, А. В. Сорока и др.) и системы для автоматизации процессов фотограмметрической обработки снимков (А.Н. Лобанов, И.Г. Журкин, А.А. Чигирев и др.).

Большой вклад в развитие теории и практики фотограмметрии внесли труды В.Я. Бобира, Г.Б. Гонина, И.Ф. Куштина, Б.К. Малявского, Р.П. Овсянникова, В. И. Пaвлoва, H.C. Pамм, Б.H. Poдиoнoва, M.C. Уpмаeвa, Ю.C. Тюфлина.

Активно велись исследования и по разработке методов прикладной фотограмметрии: в горном делœе для решения маркшейдерских задач (Л.Н. Келль, С.В. Чистяков, А.П. Трунин, И.И. Финаревский, Г.В. Забродин, С.Г. Могильный, Л.В. Фомичев, А.В. Стрельников и др.); в геологии и геофизике для определœения координат точек и определœения топографических поправок в измеренныезначения силы тяжести (В.М. Воевода, В.И. Павлов, А.Г. Прихода, Ю.А. Жилин, А.А. Чигирев и др.); в архитектуре при инвентаризации и восстановлении памятников истории и культуры; в промышленном и гражданском строительстве (М.И. Буров, А.С. Валуев, Д.П. Кораблев, Г.А. Лысков, В.М. Сердюков и др.); при изысканиях и проектировании трасс линœейныхсооружений (С.А. Бутлер, Б.К. Малявский, Э.Н. Норман, В.И. Павлов и др.); при определœении глубин, изучении волнения, течений (В.Г. Зданович, И.А. Черкасов, Ю.Д. Шариков, Н.С. Рамм, Д.А. Янутш и др.); в сельском хозяйстве (В.Ф. Дейнеко, В.Д. Ильинский, И.В. Байков).

В последней четверти 20 века произошел качественный рывок в развитии злектронно-вычислительной техники. В 1970 году создана технологи получения цифровых снимков, появились довольно дешевые быстродействующие ПЭВМ с большим объёмом памяти, обеспеченные качественным периферийным оборудованием (графопостроители, сканеры, принтеры и т.д.). Интенсивно разрабатывалось программное обеспечение, среди которого следует отметить и специализированные фотограмметрические пакеты. Все это привело к тому, что традиционные технологии составления карт по снимкам стали вытесняться, а на их смену приходят цифровые методы. Положительные результаты достигнуты и в нашей стране. Среди разработок следует отметить отечественные программные продукты PHOTOMOD, Талку и ЦФС.

Появились спутниковые методы позиционирования, что обеспечило аэронавигацию и получение координат точек фотографирования с высокой точностью. Это существенно сокращает объём полевых работ по геопривязке аэрофотоснимков.

Но успешное совершенствование фотограмметрических технологий возможно лишь на базе совместного использования материалов фотосъемки, спутниковой геодезии иавтоматизированныхсистем обработки информации.

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ФОТОГРАММЕТРИИ - понятие и виды. Классификация и особенности категории "ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ФОТОГРАММЕТРИИ" 2017, 2018.

Измерительную фотографию, то есть фотограмметрию, можно наз­вать и измерительной перспективой, так как фотографическое изоб­ражение представляет собой изображение перспективное. Таким об­разом, развитие фотограмметрии связано с историей развития те­ории перспективы и фотографии.

Задолго до применения фотографии было многое сделано в обла­сти измерительной перспективы: решены две основные задачи буду­щей фотограмметрии: прямая - построение перспективного изобра­жения местности и обратная - построение плана местности по ее перспективным изображениям. Не хватало только фотографического способа фиксации перспективных изображений.

Первые фотоснимки были получены в 1939 году Дагером (Фран­ция) и Тальботом (Англия). Первое указание на применение фо­тоснимков для составления топографических карт принадлежит французскому физику, астроному и геодезисту Арго и относятся к 1840 году. В 1849 году Лосседа, офицер корпуса инженеров французской армии, пытался теоретически доказать, что фотоснимки могут быть с успехом использованы для составления топографических карт.

Он впервые использовал фотографию для наземной фототеодолитной съемки и в 1859 году он сконструировал для этой цели спе­циальный аппарат. Выполненные им на протяжении многих лет иссле­дования явились основанием, чтобы называть полковника Лосседа основателем фотограмметрии.

В 1851 году опубликован способ получения фотографического изображения, известный под названием мокроколлоидного процесса при котором светочувствительный слой изготовляется и наносится на стеклянную пластинку непосредственно перед фотографированием, а экспонирование пластинок и их проявление производилось при мок­ром состоянии светочувствительного слоя, поэтому пользовались по­левой фотолабораторией.

В 1858г. во Франции был проведен опыт по фотографированию местности с привязанного аэростата. При этом снимок оказался в пятнах от действия газа, выделяемого из аэростата, на мокрый светочувствительный слой пластинки. Поэтому дальнейшее развитие воздушной съемки прекратили и только через полстолетия возобно­вили.

В 1871г. были изобретены пластинки с сухим светочувствитель­ным слоем, изготовляемого фабричным способом. Широкое внедрение таких пластинок началось с 1873 г. и к 1882 г. они вытеснили мокроколлоидный процесс. А в 1889 г. были созданы возможности использования в качестве подложки для эмульсии не только стек­лянных пластинок, но и целлулоидной пленки.

К концу XIX в. были созданы фотографические объективы, удов­летворяющие требованиям фотограмметрических съемок и с этого времени работы по применению фотоснимков для создания топографических карт широко ведутся в разных странах. Фотографирование местности производилось в основном с привя­занных аэростатов.

В Германии в 1893 г. доктор Мейденбауер опубликовал статью, в которой впервые употребил слово "фотограмметрия".

После открытия в 1892 г. Штольце принципа измерительной марки и последующей разработки доктором Пульфрихом практически осуществи­мого метода измерения, стала применяться стереофотограмметрия. На рубеже двух столетий члены Венского географического ин­ститута Хубл и Орель разработали: первый - стереокомпаратор, а вто­рой - стереоавтограф. Независимо от этого стереокомпаратор был также изобретен Пульфрихом в Иене в 1901 г.

В наше время практически все современные стереофотограмметрические приборы для составления карт по фотоснимкам используют этот принцип стереофотограмметрии с применением измерительной марки того или иного вида.

В начале XX в быстро развивается авиация. О первом примене­нии аэроснимков полученных с самолета для картографических це­лей говорилось в 1913 г. в статье капитана Тардиво, представ­ленной на собрание Международного фотограмметрического общест­ва, проходившего в Вене.

Первая мировая война доказала большое значение аэроснимков как для военных, так и для гражданских целей. В годы войны по аэроснимкам составлялись планы расположения позиций противника, которые по точности резко отличались от тех схем, которые до этого изготовлялись на фронте.

Если при фотографировании местности с привязанного аэроста­та было целесообразно применять многокамерные фотоаппараты, то при съемке с самолета оказалось наиболее удобно фотографировать при отвесном положении оптической оси камеры. Наиболее целесо­образным стало применение аэрофотоаппаратов, которые заряжают не пластинками, а пленками.

После первой мировой войны в Европе и Америке были построе­ны более совершенные самолеты, созданы аэрофотоаппараты полного автоматического действия, сконструированы и построены фототран­сформаторы и другие фотограмметрические приборы для составления карт. Некоторые из них еще не утратили своего значения и в на­стоящее время.

Эталон единицы силы электрического тока: Эталон – это средство измерения, обеспечивающее воспроизведение и хранение.

Читайте также: