Цифровая Фотограмметрическая Система Дельта

 

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………...5

1. Цифровые фотограмметрические  системы……………….…………………..7

1.1. Современные цифровые фотограмметрические системы и их основные характеристики …………………………………………………………..…….…7

1.2. Цифровая Фотограмметрическая Система Photomod……………………………………………………….……………….…9

1.3. Цифровая Фотограмметрическая Система Талка…………………………………………….………………………………..11

2. Цифровая Фотограмметрическая Система Дельта…………………………………………………………………..………...13

2.1 Описание ЦФС Дельта……………………………..……………………………………………...13

2.2 Аппаратное Обеспечение ЦФС Дельта………………………………………..…………………………………...18

3.Общие правила описания  топографических объектов……………………...21

4.Практическое применение  правил цифрового описания топографических  объектов…………………………………………………………………………..27

Заключение………………………………………………………………………33

Список использованной литературы…………………………………………...34

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Под цифровой фотограмметрической системой понимается совокупность программных и технических средств, связанных общей функцией и обеспечивающих выполнение комплекса технологических процессов и операций, необходимых для получения продукции аэрофототопографической съемки в цифровом виде по цифровым изображениям. 
В настоящее время имеется достаточно большое количество ЦФС, из которых наибольшее распространение в специализированных предприятиях получили системы «PHOTOMOD», «ТАЛКА», «Дельта». Все они эксплуатируются на производственных предприятиях, причем по числу рабочих мест лидирует ЦФС PHOTOMOD (765 лицензий в России, 1450 в мире).

Цифровая фотограмметрическая станция (ЦФС) представляет собой набор специальных программных и аппаратных средств, предназначенных для фотограмметрической обработки данных аэросъёмки и космической съёмки. Обработка цифровых растровых снимков обычно производится в стереоскопическом режиме, с использованием специальных средств: 3D-мониторов, обычных мониторов со стереоскопической насадкой или обычных мониторов со стереоскопическими очками. Последний способ наиболее часто применяется в реальных производственных системах, так как меньше ограничивает движения оператора в пространстве и, при этом, даёт хороший стереоэффект в большом диапазоне точек пространства перед монитором. Для целей демонстрации и полупрофессионального использования также применяется анаглифический метод стерео. Результатом обработки являются цифровые топографические карты, ортофотопланы, цифровые модели рельефа (ЦМР) и местности (ЦММ), топографическая основа для ГИС. Наиболее продвинутые ЦФС поставляют фирмы Intergraph (ImageStation) и Leica Geosystems. Из российских разработок заметна система PHOTOMOD.

 На Украине разработана  ЦФС Delta, известная также под названием ЦФС ЦНИИГАиК. Таким образом, тема об изучении ЦФС Дельта является актуальной.

Целью данной курсовой работы является рассмотрение ЦФС Delta.

Данная цель предполагает решение следующих задач:

- Рассмотреть современные цифровые фотограмметрические системы и их основные характеристики;

- Детальное рассмотрение  Цифровой Фотограмметрической Системы Дельта;

- Изучить аппаратное обеспечение ЦФС Дельта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ЦИФРОВЫЕ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

1.1 СОВРЕМЕННЫЕ ЦИФРОВЫЕ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ИХ ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Применение цифровых методов фотограмметрии в практике топографических, кадастровых и других съемок, как и картографического обеспечения геоинформационных и кадастровых систем, стало реальностью сегодняшнего дня. И нет никаких сомнений в том, что вытеснение классических аналоговых методов обработки материалов аэрофотосъемки - задача уже ближайшего будущего. Это обстоятельство и послужило основанием для того, чтобы в действующих инструкциях по фотограмметрическим работам были обозначены как основные задачи, решаемые цифровыми методами, так и критерии их эффективности.

Требования к цифровым фотограмметрическим системам (ЦФС) делятся на общие, технические и технологические.[4]

Общие требования к ЦФС включают такие условия, как строгость алгоритма, максимальная автоматизация процессов обработки, гарантированное решение задачи при наличии теоретической возможности, использование всей геометрической точности исходных изображений, насыщенность алгоритмов логическими операциями контроля полноты и корректности данных, авторская поддержка программных средств и др.

Технические требования определяют главные условия функционирования цифровых систем и в частности - возможность обработки черно-белых и цветных снимков в сжатых и несжатых форматах, отсутствие ограничений на объем памяти и быстродействие ПЭВМ, реализация оптических и электронных средств стереоизмерений и ряд других.

Технологические требования к цифровым системам определяют перечень функциональных возможностей систем, наличие которых обеспечивает их эффективную эксплуатацию, в частности:

• автоматическое распознавание и измерение изображений координатных меток и выполнение внутреннего ориентирования;
• автоматическое стереоотождествление и измерение идентичных опорных и фотограмметрических точек перекрывающихся снимков;
• внутреннее, взаимное и внешнее ориентирование снимков и моделей (маршрутов) по произвольному числу исходных точек (меток, крестов);
• автоматическое построение по стереопарам цифровых моделей рельефа;
• ортотрансформирование изображений с использованием информации о рельефе, представленной в виде горизонталей, высот отдельных точек (пикетов) в виде регулярной или нерегулярной ЦМР, формирование выходного ортоизображения с заданным геометрическим разрешением и автоматическое выравнивание яркостей элементов изображения;
• сбор цифровой информации об объектах местности в процессе стерео- и моно векторизации (по эпиполярным снимкам и ортоизображению соответственно) с использованием настраиваемого классификатора, ее редактирование с помощью автоматизированных процедур и представление результатов в распространенных форматах.[8]

В настоящее время имеется достаточно большое число цифровых фотограмметрических систем, из которых наибольшее распространение в специализированных предприятиях получили системы Photomod, Дельта, ТАЛКА и др. Рассмотрим технологические и эксплуатационные возможности некоторых из них.

 

 

 

 

 

1.2 ЦИФРОВАЯ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА PHOTOMOD

 

ЦФС Photomod разработана ОАО «Ракурс» в содружестве с ведущими специалистами России. Система создана в 1993 г. и ныне используется более чем в 40 странах мира, а также в ведущих учебных заведениях России и стран СНГ.

Photomod - полнофункциональная система с богатейшими возможностями и оригинальным графическим интерфейсом. Используемые системой математические модели позволяют обрабатывать не только наземные и воздушные снимки, полученные по законам центрального проектирования, но и сканерные, радиолокационные изображения, а также снимки, полученные неметрическими камерами.[10] Это одна из немногих фотограмметрических систем на рынке СНГ, позволяющая обрабатывать космические и иные цифровые сканерные изображения, полученные с помощью различных сенсоров.

К достоинствам системы относится замкнутый технологический цикл получения всех видов конечной продукции: ЦМР, ЗЭ-векторов, ортофотопланов и цифровых карт.

ЦФС Photomod имеет гибкую модульную структуру, обеспечивающую оптимальное соответствие конфигурации задачам пользователя, функционирует в локальной сети и может эксплуатироваться совместно с другими фотограмметрическими системами.

Широкое распространение и профессиональное признание системы обеспечили ее богатейшие технологические возможности, основные из которых сводятся к следующему:

• наличие настраиваемого классификатора картографических объектов;
• наличие эффективных средств калибровки планшетных полиграфических сканеров;
• наличие эффективных средств оцифровки в монокулярном и стереоскопическом режимах и редактирования полученной графической (векторной) информации;
• возможность формирования ЦМР на регулярной сетке (ОЕМ) с переменным разрешением и использования ее при ортотрансформировании;
• применение графических и статистических методов оценки достоверности данных и диагностики ошибок измерений;

Система постоянно совершенствуется (в год появляется 2-3 новых версии), пополняется новыми инструментальными средствами и технологическими возможностями.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 ЦИФРОВАЯ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ТАЛКА

 

ЦФС ТАЛКА разработана ИПУ РАН под руководством доктора физико-математических наук Д. В. Тюкавкина. Она отвечает производственным требованиям, технологична и изначально хорошо приспособлена для работы с большими объемами данных. К особенности системы можно отнести:

• использование «сжатых» изображений, состоящих из точных фрагментов («фотоабрисов») с изображениями точек и пространств между ними с 10-кратным прореживанием;
• возможность обработки больших изображений объемом до 4 Гб;
• полную автоматизацию стереоизмерений, включая нанесение необходимых точек с использованием четырех режимов отождествления: «грубого» (аффинного), «стандартного» (с обычной корреляцией), «быстрого» (с малой областью поиска) и «надежного» (с поконтурной обработкой);
• построение маршрутных сетей по перекрывающимся триплетам, их объединение в блок в свободной системе координат с последующим уточнением, ориентирование блока маршрутов по опорным точкам и уравнивание связок проектирующих лучей;
• возможность выполнения значительного объема работ (до 95% от общего объема) в свободной системе координат;
• ортотрансформирование снимков по фрагментам (максимум 128x128), полученным делением рабочей площади на заданное число элементов в зависимости от уклона местности;
• возможность выполнения фотометрической коррекции изображения путем локального выравнивания яркостей между фрагментами, глобального выравнивания всего изображения и межпиксельного выравнивание яркости.[12].

Система считается надежной в эксплуатации, хорошо документирована и легко вписывается в производство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ЦИФРОВАЯ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЕЛЬТА

2.1 ОПИСАНИЕ ЦФС ДЕЛЬТА

ЦФС Дельта разработана ЦНИИГАиК (Россия) совместно с ГНПП «Геосистема» (Украина) и распространяется на российском: рынке как ЦФС ЦНИИГАиК или ЦФС-Ц, а на Украине и в странах СНГ - как ЦФС «Дельта».

Она представляет собой инструментально-программный комплекс, включающий персональный компьютер 2, стереоприставку 1 и специальный стол, аналогичный используемому в АФП «Стереоанаграф» на рисунках 2.1,2.2 . Стол снабжен штурвалами для наведения измерительной марки на наблюдаемую точку в плане 5, по высоте 4 и блок педалей 3 для регистрации результатов измерений; при его отсутствии для наведения марки на точки снимков используется клавиатура компьютера или манипулятор «мышь»[11].

Рисунок 2.1 - ЦФС Дельта

 

Рисунок 2.2 - ЦФС Дельта

 

В состав ЦФС входят восемь программных модулей таблица 2.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.1 - Программные модули ЦФС

№ п/п	Название	Основные функции программного модуля
1	2	3
1.	Models	Управление работой системы, ввод данных об АФА, точках опоры и СР5 измерениях, измерение снимков, обработка космических снимков, построение одиночной модели
2.	TrianPr	Формирование блока и ввод общей информации о нем.
3.	Triada	Измерeние снимков в ручном или автоматическом режиме, контроль по результатам построения пары смежных моделей
4.	Ged	Построение ЦМР, ортоизображения, векторизация, преобразование координатных систем, создание карты в заданной проекции, решение землеустроительных и кадастровых задач, вывод карт на печать и др.
5.	DipEdit	Обработка растрового изображения (в том числе фильтрация, построение гистограмм распределения яркостей и др.).
6.	Geodesy	Уравнивание съемочного обоснования, обработка материалов тахеометрической съемки
7.	PhotoCom или BlockMSG	Построение и уравнивание сети пространственной фототриангуляции, вывод каталогов координат и др. (алгоритмы д.т.н. И. Т. Антипова)

Путем комбинации перечисленных программных модулей, их настройки и параметров ключа защиты можно сформировать два пакета:

Дельта - система формирования, уравнивания фотограмметрической сети и построения ортоизображения;

- система создания, редактирования, обновления цифровых карт, решения землеустроительных задач и др.

Программные средства ЦФС Дельта обеспечивают возможность:

• обработки цифровых или аналоговых наземных, воздушных или космических снимков, полученных по законам центральной, панорамной проекции или путем оптико-электронного сканирования;
• информационной совместимости с аналитическими фотограмметрическими приборами СО-20 (СВ-2000) и Стереоанаграф;
• выполнения стереонаблюдений с помощью анаглифических, затворных очков или стереоприставки в автоматизированном, интерактивном или ручном режиме;
• изготовления фотоабрисов наблюдаемых точек с целью повышения достоверности их переноса на снимки смежного маршрута или блока;
• работы с растровыми файлами объемом до 4 Гб;
• работы со встроенным геодезическим калькуляторов, позволяющим выполнять преобразование координатных систем (в том числе с заданным эллипсоидом) и вычислять координаты точек, определенных линейными промерами, угловыми и линейными засечками и др.;
• построения и графического отображение объектов с использованием картографических шаблонов для всего масштабного ряда;
• выполнения прикладной обработки данных с целью:
• ведения земельного кадастра (создание кадастрового плана с заданными атрибутами; объединение, деление земельных участков и согласование их границ; подготовка данных для выноса проекта в натуру; формирование отчета и др.);
• построения плана объекта во фронтальной проекции;
• оформление результатов инженерно-геодезических работ (преобразование во фронтальную проекцию, построение вертикальных сечений и профилей и др.);
• представления результатов фотограмметрической обработки в форматах AutoCad, ArcView, MapInfo, Panorama и др.