Тема 3.3 Трансформирование аэрофотоснимков

Для того чтобы понять суть фотомеханического трансформирования (его еще называют оптико-механическим), предположим, что элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимка известны. Восстановим связку проектирующих лучей и поместим ее в положение, которое она занимала в момент фотографирования, затем пересечем связку горизонтальной плоскостью E (рис. 16).

В результате на экране получим трансформированное изображение наклонного снимка.

 

На практике, установку связки относительно экрана выполняют по опознакам. Для этого на экран укладывают основу с, опознаками (их должно быть не менее четырех), выполненную в масштабе, который равен заданному масштабу трансформированного изображения. На снимке делают отверстия (диаметром 0.2 – 0.3 мм) в точках, где изобразились опознаки, и с помощью проектора проецируют его на экран. Затем взаимным перемещением основы и проектора добиваются, чтобы изображения спроектированных на экран отверстий совпали с соответствующими трансформационными точками на основе, после чего последнюю убирают. В результате изображение на экране будет соответствовать трансформированному снимку. Его нужно только зафиксировать, например, сфотографировать.

Трансформированием снимков может выполняться и цифровыми методами. При создании и обновлении карт различного назначения по аэрокосмическим снимкам создаются трансформированные изображения местности в проекции карты. Эти изображения могут быть созданы по одиночным снимкам или по нескольким перекрывающимся снимкам. Цифровое трансформирование выполняется с точностью, соответствующей точности предъявляемой действующими нормативными документами к точности карт соответствующего масштаба.

Цифровые трансформированные изображения используют для создания контурной части карт, путем векторизации цифровых изображений в среде CAD или ГИС, а также как самостоятельные картографические документы. Процесс цифрового трансформирования состоит из двух этапов. На первом этапе процедура геометрического трансформирования создает «бланк» подходящего размера и устанавливает масштаб (размер пиксела). На втором - определяются пиксельные значение (плотности) каждого пиксела трансформированного изображения. С этой целью, изменяются параметры геометрического трансформирования каждого выводимого пиксела, для того чтобы определить его положение в системе координат строк и столбцов исходного растрового изображения.

Принципиальная схема цифрового трансформирования снимков представлена на рис.17. Исходными материалами при цифровом трансформировании снимков служат: цифровое изображение исходного фотоснимка; цифровая модель рельефа (в большинстве случаев используется регулярная сетка ЦМР в виде сетки квадратов на местности); элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимка; параметры внутреннего ориентирования снимка в системе координат цифрового изображения.

Вопросы для самоконтроля

1. Покажите графически суть трансформирования.

2. Как на практике происходит установка связки проектирующих лучей.

3. С какой точностью выполняется цифровое трансформирование?

4. Для чего используются цифровые трансформированные изображения?

5. Проиллюстрируйте суть цифрового трансформирования.

6. Какие материалы используются для цифрового  трансформирования?

Тема 3.4 Создание фотоплана и фотосхемы

В зависимости от целевого назначения различают фотопланы топографические и специальные. Первые составляют в общегосударственной разграфке с соблюдением инструкций и наставлений по топографическим съемкам. Специальные фотопланы составляют, как правило, в произвольной разграфке, и они должны удовлетворять требованиям ведомственных инструкций. В отличие от графического плана, фотопланы обладают большей наглядностью, поэтому многими специалистами и используются. На них могут быть нанесены горизонтали. В результате получается фотокарта.

Фотопланы составляют из трансформированных снимков путем монтажа их на основе по опорным точкам. Иногда их составляют из плановых снимков, если при фотографировании местности применялись АФА с гиростабилизирующей установкой.

Фотоплан составляют на жесткой основе (бумаге, наклеенной на алюминий, авиационной фанере или пластике), на которой по координатам в заданном масштабе нанесены опознаки, пункты геодезической сети и трансформационные точки. Выполняют это либо путем монтажа отдельных фотоснимков либо путем оптического монтажа с одновременным трансформированием по зонам. Основными процессами составления первым из названных способов являются: подготовительный, монтаж снимков, контроль качества фотоплана и его оформление.

Подготовительные работы включают: подбор фотоснимков по трапециям и по маршрутам в пределах трапеции; контроль их качества и точности трансформирования; пробивку пуансоном отверстий диаметром около 1 мм на всех опорных, трансформационных точках, и пунктах геодезической сети. Контроль точности трансформирования выполняют путем совмещения отверстий на снимке с соответствующими точками на основе так, чтобы отклонение центров отверстий от точек были одинаковыми. Снимки, для которых эти отклонения превышают 0.4 мм, а также снимки с резкими изменениями фототона трансформируют заново.

Монтаж начинают с левого снимка северного маршрута. Его укладывают на основу, усредняют погрешности совмещения центров отверстий с точками на основе и закрепляют грузиками. Затем на основу укладывают второй снимок, так же совмещают отверстия с опорными точками и, закрепив его, проверяют сходимость контуров в зоне перекрытия. Для этого накалывают четкий контур на верхнем снимке и проверяют, где он оказался на нижнем снимке. Отклонение накола от контура не должно превышать 0.7 мм. После этого разрезают оба снимка одновременно примерно посередине продольного перекрытия. Линия пореза не должна проходить через ответственные контуры и вдоль линейных объектов. Обрезки от каждого снимка сохраняют для последующего контроля, а соответствующие части первого и второго снимков наклеивают на основу. Аналогичные операции выполняют при соединении второго и последующих снимков маршрута, а также при монтаже снимков смежных маршрутов. Но в последнем случае контроль сходимости контуров, а также порез, осуществляют и по поперечным перекрытиям.

Цифровые фотопланы могут быть созданы по перекрывающимся цифровым трансформированным снимкам. На рис.18 представлен принцип формирования цифрового фотоплана.

Для его создания используются трансформированные снимки с одинаковым размером пикселов и имеющие координаты начал систем координат цифровых изображений O₁ и O₂ кратные размеру пиксела.

При создании цифрового фотоплана в зоне перекрытия трансформированных снимков проводят линию пореза в виде полилинии с узлами K_i. Затем, с ее помощью в каждой строке определяют граничные пикселы, совмещенные с линией пореза, и приступают к формированию матрицы цифрового фотоплана.

Координаты начала системы координат цифрового фотоплана X_OM принимаются равными наименьшему значению координат X_O1 и X_O2 начал систем координат цифровых трансформированных снимков, а Y_OM – наибольшему значению координат Y_O1 и Y_O2 .

Каждая строка матрицы фотоплана формируется из строки трансформированного снимка P₁, включая граничный пиксел и строки снимка P₂, начиная с пиксела, следующего за граничным. Таким методом можно присоединить к созданному фотоплану другие перекрывающиеся снимки.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Какие виды фотопланов Вы знаете?

2. Что представляет из себя фотокарта?

3. Из каких снимков монтируют фотопланы?

4. Назовите процессы монтажа фотопланов.

5. Раскройте процессы монтажа фотопланов.

6. Нарисуйте схему создания цифрового фотоплана.

7. Поясните процесс создания цифрового фотоплана.