Технология создания по фотоснимкам топографического плана местности

Прямолинейность маршрутов характеризуется отношением стрелки прогиба (максимального удаления центра какого-либо снимка маршрута от линии, соединяющей первый и последний снимки) к длине маршрута L. Прямолинейность подсчитывается в процентах, а ее величина не должна превышать двух - трех процентов.

Непараллельность  стороны аэроснимка (базиса фотографирования) направлению полета затрудняет фотограмметрическую обработку снимков и не должна превышать 5-10° (в зависимости от фокусного расстояния съемочной камеры и высоты фотографирования).

Угол наклона аэроснимков оказывают влияние на фотограмметрические работы только при использовании приборов аналогового типа. Тем не менее, действующие нормативные документы, регламентирующие аэрофотосъемочные работы, устанавливают критерии ее оценки и по величине угла наклона, которая не должна превышать 1° при аэрофотосъемке с использованием средств стабилизации аэрофотоаппарата и 3° без них. Причем число снимков с максимальным углом наклона не должно превышать 10 % от их общего числа.

Ряд требований регламентирует метеорологические условия съемки, определяющие фотографическое качество снимков.

В частности, аэрофотосъемка должна выполняться при безоблачном  небе, поскольку на снимках недопустимо  изображение ни самих облаков, ни отбрасываемой ими тени. Отрицательное  влияние на фотографическое качество оказывает также туман, дымка, избыточная влажность воздуха и пр. Все  это меняет отражательную способность  аэроландшафта, делает границы между  объектами плохо различимыми  и т. п. Нежелательно выполнять аэрофотосъемку ранней весной, поздней осенью, после  распускания деревьями листвы, и  совершенно недопустимо зимой, при  наличии снежного покрова. Считается, что аэрофотосъемочный сезон  начинается через две недели после  весеннего снеготаяния и завершается  с наступлением периода систематических  осенних дождей.

Аэрофотосъемка выполняется, как правило, при высоте солнца над  горизонтом не менее 20-25°, с обязательным использованием светофильтров.

 

 

 

5. Содержание и  основные требования к выполнению полевых работ

 

Полевые работы при аэрофотосъемки состоят из геодезических, подготовительных работ и собственно аэрофотосъемки.

Геодезические работы состоят из сгущения пунктов геодезической основы. Геодезической основой топографических съемок масштабов 1:5000 служат:

- в плановом отношении  - пункты Государственной геодезической  сети 1, 2, 3 и 4 классов, геодезических  сетей местного значения 1 и 2 разрядов  и точки съемочных сетей;

- в высотном отношении  - реперы и марки Государственной  нивелирной сети I, II, III, IV классов,  пункты Государственной геодезической  сети 1, 2, 3, 4 кл., геодезических сетей  местного значения 1 и 2 разрядов  и съемочных сетей, высоты которых  определены геометрическим нивелированием.

При этом плотность Государственной  геодезической сети, как правило, должна быть не менее 1 пункта на 20-30 км² (для съемки в масштабе 1:5000). При этом, для обеспечения выполнения геодезических работ общая плотность пунктов Государственной геодезической сети и пунктов геодезических сетей местного значения для городских (поселковых) территорий, как правило, должна быть не менее 4 пункта  на 1км² в застроенной части и 1 пункт на 1 км²  в незастроенной части участка работ.

Реперы и марки геометрического  нивелирования должны располагаться  так, чтобы на каждый лист съемки масштаба 1:5000 приходилось не менее одного нивелирного знака.

Работы выполняются в  соответствии с нормативными документами [6, 7].

Аэрофотосъемка для стереотопографической  съемки может выполняться  топографическим  аэрофотоаппаратом с форматом аэроснимков  18×18 см. Масштаб фотографирования должен быть мельче масштаба создаваемых планов.

Полевые подготовительные работы заключаются в создании на местности  системы опознаков и их маркировка.

Для выполнения фотограмметрических  работ, в частности для трансформирования  аэрофотоснимков, необходимо иметь  в пределах рабочей зоны каждого  аэрофотоснимка четыре точки с известными координатами, расположенные примерно по углам.

Любая контурная точка  на снимке и на местности, координаты которой определены геодезическим  способом, называется опорным пунктом  или опознаком (ОП).  На каждый снимок (в зонах поперечного перекрытия и тройного продольного перекрытия) необходимо иметь 3-4 ОП. При сплошной подготовке координаты опознаков определяют из наземных геодезических работ.  В последнее время проводят разреженную  привязку аэрофотоснимков, т.е. значительную часть опознаков определяют фотограмметрическим  методом.

Расположение точек полевой  подготовки должно обеспечить надежное решение задачи по преобразованию фотограмметрических  координат в геодезические. Такое решение задачи достигается расположением плановых опознаков в маршрутах аэрофотосъемки.

Опознаки располагаются  в каждой зоне перекрытия маршрутов  рядами поперек маршрутов (желательно по линии центров аэроснимков) на расстоянии 4 – 5 км, что в масштабе составляемого плана составляет 80-100 см  [1].

В качестве точек опознаков  принимаются любые четкие контурные  точки, легко опознаваемые на местности  и аэрофотоснимке (в том числе  пункты геодезической основы), положение  которых  можно  определить на аэрофотоснимке и отождествить на местности со средней  квадратической ошибкой не превышающей 0,1 мм в масштабе составляемого плана. Опознаки нельзя выбирать на крутых  склонах,  на  округлых  контурах леса, и сельскохозяйственных культур, а также использовать отдельно стоящие деревья, кусты  и  углы  высоких построек  (из-за влияния теней). При отсутствии на местности естественных контуров, которые могут быть использованы в качестве  опознаков,  производят маркировку точек, то есть создают на местности искусственные геометрические фигуры, которые отчетливо изобразятся  на  аэрофотоснимках.

Размеры маркировочных знаков определяются в зависимости от масштаба фотографирования так, чтобы изображения  на аэрофотоснимке знаков белого или  желтого цвета были не менее:

- длина и ширина одного  луча знака «крест» соответственно  – 0,15 мм и 0,05 мм;

- расстояние луча от  центра знака – 0,05 мм;

- сторона квадрата или  диаметр круга – 0,1 мм.

Необходимо чтобы маркировочные  знаки были симметричны относительно маркируемых объектов.

На каждый маркировочный  знак составляется специальная карточка, в которой указывается местоположение замаркировонной точки (название объекта, номенклатура планшета, номер точки), что замаркировано (пункт имеющегося геодезического обоснования, проектируемый  опознак, ось маршрута и т.д.), абрис, размеры и форма маркировочного знака, высота над поверхностью земли  в см, материал, использованный для  маркировки и номер аэрофотоснимка.

Координаты точек опознаков  определяются геодезическим методом, а полевые работы по определению  координат опознаков, называются привязкой  опознаков.

Взаимное положение опознаков  между собой также регламентируется Инструкцией: опознаки должны быть запроектированы  один под другим как в крайних, так и в средних зонах;  иными словами, на линиях, параллельных западной рамке исходной карты. Отклонение допускается в пределах величины одного  базиса фотографирования.

Аэрофотосъемка – это  непосредственно работы по получению  аэрофотоснимков. Основные требования к выполнению работ изложены в [5, 8].

Аэрофотосъемку можно  производить меньшего масштаба, чем  создаваемый топоплан, это сократит объемы полевых работ, так как потребуется меньшее количество снимков.

Летно-съемочным работам  предшествует расчет параметров аэрофотосъемки, к числу которых относят площадь  участка, высоту фотографирования, расстояния между центрами фотографирования (базис) и смежными маршрутами, интервал между  экспозициями и др.

Прежде всего, исходя из назначения материалов аэрофотосъемки, имеющегося оборудования, принятой технологии и  др., устанавливают масштаб создаваемого плана 1:М, аэрофотосъемки 1:m, фокусное расстояние съемочной камеры f,  ее тип и формат кадра l.

Высоту фотографирования Н над средней плоскостью участка съемки определяют по фокусному расстоянию и масштабу аэрофотосъемки по формуле

 

Одновременно по топографической  карте определяют максимальную (А_mах), минимальную (A_min) отметки точек на участке работ (без учета отдельных вершин) и вычисляют абсолютную высоту фотографирования (высоту полета самолета) над уровнем моря

Н_абс = А_ср.пл. + Н

где А_ср.пл. - отметка средней плоскости А_ср.пл. = 0,5(А_mах + A_min).

Расчетные перекрытия р и q смежных снимков, выражаемые в процентах, всегда задаются по отношению к средней плоскости съемочного участка (см. раздел 4 данной работы).

Базис фотографирования В_х и  расстояние между маршрутами В_у зависят от размера кадра фотокамеры l, величин продольного р, поперечного q перекрытий и знаменателя масштаба аэрофотосъемки m:

         

Интервал между экспозициями определяет продолжительность полета самолета со скоростью W км/час между двумя последовательными экспозициями, т.е. время, в течение которого самолет преодолеет расстояние В_х

 

Минимальную выдержку определяют, исходя из того, что за время экспонирования t самолет, двигаясь со скоростью W, пролетает  расстояние W х t Так как в течение времени t объектив фотокамеры открыт, то изображение на аэроснимке окажется смазанным. Современная технология аэрофотосъемки предусматривает применение специального компенсатора сдвига изображения, что делает расчет минимальной выдержки неактуальным.

Число  аэроснимков на участке определяют по простым формулам, связывающим размеры участка (L_х, L_у), базис фотографирования (В_х) и расстояние между маршрутами (В_у), причем, для обеспечения сводок со смежными участками числа маршрутов на участке и число снимков в маршруте увеличивают на 1 и на 3 соответственно

 

По  завершению расчетов готовят полетную карту, масштаб которой в 10-20 раз  мельче масштаба создаваемого плана. На эту карту наносят оси маршрутов  и ориентиры.

Фотографирование местности  выполняют автоматическим аэрофотоаппаратом  с фокусным расстоянием объектива f = 70 мм в равнинных районах. Направление маршрутов обычно принимается «запад – восток» или «восток – запад». Ось первого маршрута самолета совмещается с северной границе участка, который снимается.

Во время подлета к  съемочному участку самолет набирает нужную высоту полета, по намеченным на полетной карте ориентирам выполняет  заход в створ первого маршрута, после чего оператор включают аэрофотоаппарат  за полтора-два базиса фотографирования до границы съемки. С этого момента  аэрофотоаппарат выполняет все  операции автоматически, в том числе  соблюдение заданной величины продольного  перекрытия.

В моменты срабатывания затвора съемочной камеры показания всех приборов и датчиков, определяющих положение гиростабилизирующей платформы на определенные моменты времени, заносятся на магнитный носитель для последующего использования при расшифровке данных GPS-измерений. В конце маршрута на границе съемки с запасом полтора-два базиса аэрофотоаппарат отключают и выполняют заход на очередной маршрут по ориентирам полетной карты.

 

 

6. Содержание и  основные требования к выполнению  камеральных фототопографических  работ

 

В состав камеральных работ  входит дешифрование снимков и собственно создание топоплана.

Камеральное дешифрирование при создании топографических планов в зависимости от характера и  изученности района выполняется  до или после полевых работ. В  соответствии с принятой общей технологией  съёмки камеральное дешифрирование осуществляют в комплексе со стереорисовкой рельефа и с составлением оригинала  или как отдельный процесс.

Камеральное дешифрирование заключается в выявлении и распознании по аэрофотоизображению местности тех объектов, которые должны показываться на топографическом плане данного масштаба, установлении их качественных и количественных характеристик и нанесении на аэроснимки, фотоплан или графический оригинал условных знаков и подписей, принятых для обозначения данных объектов.

Камеральное дешифрирование с последующей полевой обработкой должно применяться в качестве основного варианта  работ по дешифрированию. При камеральном дешифрировании, выполняемом до полевых работ, используют стереоскопическое изучение аэроснимков и материалы картографического значения. В процессе дешифрирования, наряду с распознаванием и вычерчиванием (гравированием) уверенно дешифрирующихся объектов, отмечают участки, по которым потребуется доработка дешифрирования на местности.