Расчет параметров аэрофотосъмки

1. Общегеографическая  характеристика

 

Работы, проводимые в целях картографирования местности  по аэрофотоснимкам, будут выполняться  в Волынской области. Волынская область (укр. Воли́нська о́бласть) — область в северо-западной части Украины, в зоне украинского Полесья. Граничит на западе с Республикой Польша, на севере - с Республикой Беларусь, на востоке - с Ровенской, на юге - с Львовской областями Украины. Площадь области составляет 20,143 тыс. км² (3,34 % территории Украины) протяженностью из севера на юг на 187 км, из запада на восток — на 163 километра. Рельеф преобладает равнинный. Почти три четверти территории Волынской области расположено в пределах Полесской низменности (140—150 м), меньшая, южная, занимает северо-западную окраинную часть Волынской возвышенности (высота 220—290 м), обрывающуюся к северу уступом в 20-60 м. Климат умеренно континентальный. Зима мягкая, лето тёплое. Средняя температура января −4,5 °C, июля 18,6 °C. Осадков 550—600 мм в год. Вегетационный период около 200 дней. В северной части Волынской области протекает река Припять. Её правые притоки Турья, Стоход, Стырь пересекают Волынскую область с юга на север. На западе по границе с Польшей протекает река Буг. Озёра: Свитяжское, Пулемецкое, Турское, Орехово, Белое и др. (см. также: Шацкие озёра). Общая длина рек 3293 км. Все реки относятся к бассейнам Днепра и Западного Буга. Большество рек области берут начало за пределами её территории. Почвы лесостепной части области оподзоленные тёмно-серые и серые, а также чернозёмы, в полесской части — дерново-подзолистые и различные болотные (в том числе торфяные). В средней полосе — дерново-подзолистые в комплексе с перегнойно-карбонатными (наиболее плодородные). Леса занимают 32,5 % всей территории области. Они распространены главным образом в Полесье (сосна занимает 60 % лесопокрытой площади, дуб — 13 %, ольха — 13 %, берёза — 10 %); на юге области небольшие массивы дубово-грабовых лесов. В лесах водятся лось, косуля, кабан, барсук, рысь; в лесостепи — заяц-русак, лиса, грызуны.

Определяем максимальные уклоны местности, чтобы установить высоту сечения рельефа и следующие  из нее все допуски по высотам, а также определяем, какое фокусное расстояние должно быть у АФА, чтобы  на снимках не было полей невидимости. 

Уклон 

Выясняем  высоту сечения рельефа hс на рабочей карте по подписям горизонталей или по высотным отметкам. Измеряем на этой карте минимальное заложение – расстояние между смежными горизонталями d и переводим его в натуральный масштаб D=d*t,  где t знаменатель масштаба той карты, на которой измерили d.

Зная высоту сечения hсеч на этой  карте, вычисляем максимальный уклон на местности

tg α = h / D.

Для нашего случая: сечение рельефа hс = 50 м. Измерили минимальное заложение на местности –750 м. Отсюда максимальный уклон местности составит  tg α= 50м/750м = 0,06666 => α=3,814°

Выбор метода аэрофототопографической  съёмки

Аэрофототопографическая съёмка, как комплекс процессов выполняемых  с целью создания топографических  карт по аэрофотоснимкам, подразделяется на стереотопографический и комбинированный  методы. Основным источником информации, определяющим выбор метода, является физико-географическая характеристика района.

Комбинированный метод позволяет получить по снимкам  контурную часть карты в виде фотоплана, а рельеф зафиксировать  на фотоплане полевыми способами  съёмки местности (мензульная съёмка)

При стереотопографическом  методе рельеф и контурная часть  составляются в камеральных условиях. В поле проводится полевая подготовка снимков: создаются эталоны дешифрирования, собирается семантика.

В нашем случае для картографирования подходит стереотопографический метод, т.к. исключается проведение геодезических съёмочных работ.

Для съёмки рельефа  на открытой местности, при плавных  формах рельефа, будем применять  технологии автоматического и полуавтоматического  создания регулярной или полурегулярной в плане сети высотных пикетов, в  случае сложного рельефа и необходимости  точного определения высоты съемку будет производить оператор.

Для съемки контурной  части целесообразно создать  ортофотоплан, (т.к. местность равнинная и трансформирование снимков возможно выполнить без учета влияния рельефа), на котором дешифрировать и векторизовать объекты.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Расчет  параметров аэрофотосъмки 

Продольное перекрытие и базис:

p= 0.4 * lx=0.4* lx

lx * ly = 19 * 19 см

b=p=0.4 *19см=76мм 

Выбор фокусного  расстояния АФА

Карта будет  создаваться стереотопографическим методом и местность на снимке слегка всхолмлена, то главное выбрать камеру с возможно более коротким фокусным расстоянием, при этом разность продольных параллаксов не должна превышать 15 мм. По ней рассчитываем минимальное фокусное расстояние:

fmin=(hp*p)/(m*Δp). hp=145м,

m- масштаб снимка определим его по ф-ле Лаврова - Живичина:

  m_max = 2 L R ( ΔD (-ln p))^-0.5 : B                

  R  - разрешение цифрового снимка с учетом разрешения фотоизображения в лин/мм;

  ΔD -тоновой контраст объекта (дома – дороги 0.3, лес – кусты 0.2, пашня пустырь 0.1);

  p -  вероятность опознавания объекта исполнителем, обученным съемке  данного района  (p<1)

  B - коэффициент влияния формы (компакт 1.4 – 1.5, протяженный 4 – 5).

 Разрешение  R=35mm^-1,  объект компактный L=1 m,  разность плотности ΔD = 0.1, вероятность опознавания p=0.8. Тогда

  m_max = 2 L R ( ΔD (-ln p))^-0.5 : B  =7000,

  Исходя  из этого определим минимальное фокусное расстояние:

fmin=(145*76)/(7000*15)=104мм,

Т.е для данной местности берем камеру с фокусным расстоянием, равным 100 мм.

Hmax= p*mh/( Δp)

p- перекрытие

m- масштаб снимка определим

Δp-0,01мм

mh=h0/8=2м/8=250мм

Нmax=(114*250)/0.01=2850м

Съемка выполняется  одним залетом на одной высоте, т.к. разность средних высот  не привышает 0,1Нф=285м.

Зная масштаб  и базис на снимке найдем базис на местности

В=bm=532м

Поперечный базис  на снимке равен:

By=((100%-30%)/100)*ly=133мм

на местности: 931м 

   Минимально  допустимый масштаб для определения  превышений в сети фототриангуляции и съемки рельефа.

  m=( p / _f ) dh / (2 dΔp).                           

  dh = 1m = 1000мм, p=76мм, f=100  и dΔ p = 0.007мм

  m=( p / _f ) dh / (2 dΔp) =  (76/100)*1000/2*0.007 = 55000.

  Минимально  допустимый масштаб для определения  планового положения точек  в  сети фототриангуляции.

  m= p / _(y+p )dy / 2dΔp.                

  p=76, f=100, dy = 2m = 2000mm  и  dΔ p = 0.007mm, находим, что знаменатель минимального масштаба составит

  m= p / _(y+p )dy / 2dΔ p  =  76:(100+76)*2000:0.014 = 62 000. 
 

  3. Требования к карте  заданного масштаба  этой территории 

    Точность  определения высот оригинала карты

    Высота  сечения рельефа данной местности  на создаваемой карте h_сеч=2м (из приложения 2). Отсюда получаем в средних абсолютных отклонениях (САО):

  САО проведения горизонталей =670мм

  САО подписных точек на карте д. б. не хуже =400мм

  САО точек для внешнего ориентирования стереопары д. б.  не хуже =250мм

    Здесь мы исходим из того, что внешнее  ориентирование модели обычно выполняем, задавая элементы внешнего ориентирования снимков (ЭВОС), а не по опорным точкам. Поэтому ЭВОС в фотограмметрической  сети должны определяться с такой  точностью, которая обеспечит вычисление высот точек модели с САО  h_сеч / 8. Оператор или автомат, наводя марку на подписную точку модели, добавит к этой погрешности свою индивидуальную ошибку наведения, сюда же добавятся ошибки построения фотоизображений в этих соответственных точках. В итоге получим САО подписных точек на карте не хуже h_сеч /6. 

    Высотная  полевая подготовка снимков должна выполняться точнее фотограмметрических определений, а именно с САО h_сеч /10=0,2м=200мм. Тогда её ошибки не повлияют на точность проведения горизонталей.

  Точность  элементов плана оригинала карты

  САО нанесения координатной сетки 

  САО нанесения точных твердых контуров

  САО нанесения четких контуров относительно ближайших геодезических точек 

  САО нанесения нечеткие контуров

    Точность  фотограмметрического сгущения должна обеспечивать эти требования.

    Инструкции  требовали для аналитических  сетей САО = 0,3 мм в масштабе карты в предположении, что они вносят половину общей ошибки планового положения.

Мы будем исходить из того, что сеть не должна влиять на съемку контуров, т.е. составлять 1/3 ошибки определения абсолютного положения  контура, а именно САО = 0.23 мм. Такая точность вполне достижима. Соответственно СКО = 0,23 * 1,253 = 0,29 мм в масштабе плана. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Технологическая схема создания первичной ЦКМ на район работ 

 

   

 

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  5. Приложение к Техническому  проекту Редакционно-технические  указания