1 Лекция
Предмет и задачи фотограмметрии. Краткий обзор развития фотограмметрии и ее связь с другими дисциплинами. современные проблемы и перспективы развития
Фотограмметрия – наука, занимающаяся работами разработки методов и средств получения снимков для определения положения, формы и размера объекта.
Термин "фотограмметрия" происходит от греческих слов: photos – свет, gramma – запись, metreo – измерение. Следовательно, его дословный перевод - измерение светозаписи.
Предметы изучения фотограмметрии это геометрические и физические свойства снимков, способы их получения и использования для определения количественных и качественных характеристик сфотографированных объектов, а также приборы и программные продукты, применяемые в процессе обработки.
Характеристики объекта могут изучаться по его изображению на одиночном снимке или по паре перекрывающихся снимков, полученных из различных точек пространства.
Если при изучении объекта используются свойства одиночного снимка, то такой метод получения необходимой информации называют фотограмметрическим. Если же он изучается по паре перекрывающихся снимков, то метод называют стереофотограмметрическим.
В настоящее время в фотограмметрии выделяют три направления исследований. В первом изучаются и развиваются методы картографирования земной поверхности по снимкам. Второе связано с решением прикладных задач в различных областях науки и техники. В третьем развиваются технологии получения информации об объектах Земли, Луны и планет солнечной системы с помощью аппаратуры, установленной на космических летательных аппаратах. Задачи и методы последнего из указанных направлений существенно отличаются от первых двух, и далее детально не рассматриваются.
Основными достоинствами фотограмметрического и стереофотограмметрического методов являются:
- высокая точность результатов, так как снимки объектов получают прецизионными фотокамерами, а их обработку выполняют, как правило, строгими методами;
- высокая производительность, достигаемая благодаря тому, что измеряют не сами объекты, а их изображения. Это позволяет обеспечить автоматизацию процесса измерений и последующих вычислений;
- объективность и достоверность информации, возможность при необходимости повторения измерений;
- возможность получения в короткий срок информации о состоянии, как всего объекта, так и отдельных его частей;
- безопасность ведения работ, так как съемка объекта выполняется неконтактным (дистанционным) методом. Это имеет особое значение, когда объект недоступен или пребывание в его зоне опасно для здоровья человека.
- возможность изучения движущихся объектов и быстро протекающих процессов.
Наряду с отмеченными достоинствами рассматриваемые методы имеют и недостатки. К ним следует отнести зависимость фотографических съемок от метеоусловий и необходимость выполнения полевых геодезических работ с целью контроля всех технологических процессов. Поэтому только разумное их сочетание с другими методами получения информации может обеспечить решение поставленной задачи с минимальными затратами труда и средств.
Современная фотограмметрия как техническая наука тесно связана с науками физико-математического цикла, достижениями радиоэлектроники, вычислительной техники, приборостроения, фотографии. Она органически связана с геодезией, топографией и картографией.
На основе достижения физики и особенно оптики созданы современные объективы съемочных и обрабатывающих приборов.
Успехи в развитии электроники, радиоэлектроники, вычислительной техники и космической геодезии способствовали автоматизации процессов самолетовождения и управления полетами космических кораблей созданию сенсоров, для получения изображений в цифровом виде, а также приборов для определения положения снимков в момент фотографирования, автоматизации процессов обработки и хранения информации, которой обладают снимки.
Благодаря химии освоен выпуск черно-белых и цветных фотоматериалов. Математика широко применяется в разработке теории фотограмметрии при решении практических задач.
Методами, известными в астрономии и геодезии, снимки обеспечиваются опорными точками, необходимыми для создания съемочной сети с целью составления топографических карт и планов или решения прикладных задач.
При создании по фотоснимкам планов и карт и их оформлении используются достижениями картографии.
понятие об аэро - и космических съемках, их классификация и задачи. Виды и методы фототопографических съемок
Применение снимков позволяет получить дополнительные преимущества в вопросах составления планов и карт местности.
К ним относятся:
Получение высококачественных топографо-геодезических материалов на основе полученных качественных снимков и использования высокоточных фотограмметрических приборов и компьютерных технологий. Достоверность полученных результатов, т. к. используется фотограмметрические изображения объекта. Высокая производительность труда, т. к. измеряются не сами объекты на местности, а их фотографические изображения. Возможность в короткий период времени получить большую информацию по большим участкам местности, в том числе по всему земному шару. Возможность выполнения наблюдений и измерений по быстроменяющимся и медленноменяющимся объектам местности и по другим искусственным технологиям (летящий снаряд, автомобиль, водные поверхности). Дистанционный (бесконтактный) метод получения информации позволяет выполнять работы на сложных, труднодоступных объектах, где пребывание человека связано с риском для жизни.Основным достоинством фотограмметрии является возможность восстановления на фотограмметрических приборах существовавших в момент съёмки моделей местности. Для этого необходимо иметь 2 снимка, смежных, перекрывающих друг друга.
Рисунок 1
На рисунке 1 - Р1 и Р2 - плоскости пары 2-х смежных снимков, S1 и S2 – задняя угловая точка объектива фотокамеры, точка А на поверхности земли, а1 и а2 - точки на снимках Р1 и Р2, а – проекция точки А на плоскости. а1 и а2 называются соответственными лучами. Если установить снимки Р1 и Р2 в фотограмметрический прибор и выполнить такие действия, чтобы соответственные лучи пересеклись, то получим существовавшую в натуре модель местности.
Рисунок 2
Масштаб данной модели можно изменять. Модель, получаемая с помощью 2-ух смежных снимков, называется стереофотограмметрической моделью.
Если рассматривать единичный снимок плоского изображения объекта, то масштаб такой модели будет зависеть от расстояния между центром проектирования и плоскостью Р (рисунок 2). Такая модель называется фотограмметрической моделью.
Одним из разделов фотограмметрии является фототопография. В зависимости от используемых средств фототопография делится на:
1 Аэрофототопография.
2 Наземная фототопография.
3 Космическая фототопография.
4 Комбинированный вид
В своей основе аэрофототопография получает снимки с летательных аппаратов (самолёты, вертолёты, дельтапланы). Наземная фототопография получает снимки с поверхности Земли с помощью специального прибора – фототеодолита, который сочетает в себе точный теодолит и встроенную фотокамеру. В космической фототопографии применяются снимки с космических аппаратов. Комбинированный вид съёмки сочетает в себе наземную фототопографию и аэрофототопографию. Наземная фототопография необходима для получения координат опорных геодезических точек на местности, необходимых для обработки аэроснимков. Аэрофототопографический вид получения информации основывается на 2-х методах:
1 Стереотопографический.
2 Комбинированный.
В комбинированном методе после получения аэроснимков местности, используя наземную мензульную топографическую съёмку, выполняется съёмка ситуации и рельефа на местности. В конечном итоге получаем карту ил и план местности. Стереотопографический метод создания карт и планов делится на два способа:
- универсальный;
В универсальном способе обработка аэроснимков с получением карт и планов местности ведётся на одном универсальном, высокоточном, фотограмметрическом приборе. В дифференцированном способе работа выполняется с использованием 2-х фотограмметрическом приборов: стереокомпаратор и стереометр.
