ГКИНП-44. Руководство по фототрансформированию аэроснимков и изготовлению фотопланов - часть 1

 
 

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГЕОДЕЗИИ И КАРТОГРАФИИ  

ПРИ СОВЕТЕ МИНИСТРОВ СССР

 

 

 

РУКОВОДСТВО  

ПО ФОТОТРАНСФОРМИРОВАНИЮ  

АЭРОСНИМКОВ И ИЗГОТОВЛЕНИЮ  

ФОТОПЛАНОВ

 

 

 

УТВЕРЖДЕНО ГУГК 21 АПРЕЛЯ 1976 г.

 

МОСКВА 1977

 

 

 

В  Руководстве  изложены  различные  методы  фототрансформирования  аэроснимков, 

используемые  в  настоящее  время  в  предприятиях  ГУГК.  Особое  внимание  уделено  методу 
ортофототрансформирования, позволяющему изготавливать фотопланы на районы с любым 
рельефом, так как ранее практических руководств по работе на ортофототрансформаторах не 
было.

 

Руководство предназначено для работников производства, занимающихся изготовлением 

фотопланов, а также учащихся фотограмметрической специальности техникумов и ВУЗов.

 

Руководство  составлено  в  Центральном  научно-исследовательском  институте  геодезии, 

аэросъемки и картографии.

 

Исполнители: П.С. Александров, А.А. Комарова, Я.Е. Златкин, Л.Н. Черкасова.

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ 

Многие организации, занимающиеся изучением и освоением природных богатств страны, 

используют в своей деятельности наряду с топографическими картами и фотопланы.

 

Несмотря на то, что топографические карты имеют ряд преимуществ перед фотопланами, 

они  уступают  им  в  наглядности,  полноте  изображения  объектов  земной  поверхности  и  в 
сроках  изготовления.  Использование  фотопланов,  как  основы  для  получения 
топографических  карт  комбинированным  или  стереофотограмметрическим  методами, 
освобождает  производство  от  необходимости  инструментальной  съемки  контуров,  в 
результате  чего  получается  существенный  экономический  эффект.  Еще  больший  эффект 
возникает при применении фотопланов для обновления топографических карт. В настоящее 
время  ставится  вопрос  об  изготовлении  фотокарт,  лучше  удовлетворяющих  запросы 
различных  ведомств.  Таким  образом,  возникает  необходимость  получения  фотопланов  на 
районы с любым рельефом.

 

Методы  трансформирования,  которые  применяются  для  равнинных  и  всхолмленных 

районов,  достаточно  полно  разработаны  и  успешно  применяются  на  производстве,  однако 
практически  они  не  могут  быть  использованы  при  изготовлении  фотопланов  местности  со 
сложным рельефом.

 

Трансформирование  снимков  по  зонам  в  этом  случае  является  процессом  крайне 

трудоемким и приводящим к снижению геометрического качества фотопланов.

 

Для  получения  фотопланов  местности  со  сложным  рельефом  в  последнее  время 

разработан 

метод 

ортофототрансформирования, 

основанный 

на 

использовании 

ортофототрансформаторов. В СССР для этой цели применяется ортофотопроектор ОФПД.

 

Повышение качества аэрофотоснимков, внедрение в производство аналитических методов 

построения  фотограмметрической  сети  и  новых  приборов  позволило  усовершенствовать  и 
внедрить  в  производство  методику  фототрансформирования  по  установочным  элементам  и 
так  называемый  метод  оптического  монтажа,  заключающийся  в  том,  что  одновременно  с 
фототрансформированием  выполняется  монтаж  фотоплана.  Эти  методы  наиболее 
целесообразно применять при больших коэффициентах фототрансформирования, когда один 
аэроснимок покрывает целый планшет.

 

Внедрение в производство новых методов фототрансформирования и усовершенствование 

известных  методов  определило  необходимость  написания  данного  руководства.  Основное 
внимание в руководстве уделено ортофототрансформированию, поскольку этот метод мало 
известен  в  производстве  и  недостаточно  полно  рассматривается  в  соответствующих 
учебниках.

 

В данной работе не рассматриваются вопросы сгущения планового обоснования, т.к. эти 

вопросы  излагаются  в  «Руководстве  по  фотограмметрическому  сгущению  аналитическим 
способом».

 

В  первой  главе  настоящего  руководства  на  основе  теории  ортофототрансформирования 

излагаются  основные  источники  погрешностей  ортофотоснимка,  что  позволит  работникам 
производства  творчески  подходить  к  вопросу  использования  указанного  метода  в 
зависимости от поставленных задач.

 

Во второй главе рассмотрены вопросы фототрансформирования по опорным точкам и по 

установочным  элементам,  в  том  числе  с  одновременным  оптическим  монтажом; 
ортофототрансформирования с помощью ОФПД. Технология создания фотопланов методом 
оптического  монтажа  изложена  на  основе  опыта  работ,  выполненных  заведующим  ОИЛ 
Сергеевым  Б.И.  и  инж.  Галкиным  А.Е. (предприятие  № 5). Способ  трансформирования 
аэроснимков  по  установочным  элементам  изложен  по  материалам,  представленным  В.Н. 
Белых.

 

В приложении дается описание приборов: ОФПД, SEG-Y и ДСИ-Т.

 

ГЛАВА I  

ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО ОРТОФОТОСНИМКОВ, 

ПОЛУЧАЕМЫХ С ПОМОЩЬЮ ОФПД 

Метод  ортофототрансформирования  основан  на  принципе  проектирования  изображения 

трансформируемого аэроснимка бесконечно малыми участками с непрерывным изменением 
коэффициента  увеличения  в  зависимости  от  углов  наклона  аэроснимков  и  изменения 
рельефа  местности.  Практически  проектирование  выполняют  участками,  имеющими 
конечные  размеры  (элементарными  участками),  в  пределах  которых  остаются  некоторые 
разности  высот  точек  местности  и  неучтенное  влияние  углов  наклона  АФА,  вызываемые 
горизонтальным расположением аэроснимков в приборе. 

Следовательно,  ошибки  взаимного  ориентирование  аэроснимков  и  горизонтирования 

модели,  а  также  изменение  высот  точек  местности  оказывают  влияние  на  точность  и 
качество ортофотоснимка. 

В  данной  главе  рассматривается  влияние  перечисленных  факторов  на  точность 

ортофотоснимков, получаемых с помощью ортофотопроектора ОФПД. 

I.1. Влияние рельефа местности и углов наклона аэрофотоснимков на точность 

ортофотоснимков 

I.1.1. Влияние рельефа местности 

Ошибки  ортофотоснимка,  обусловленные  влиянием  только  разности  высот  точек 

местности в пределах элементарного участка, выражаются зависимостями.

*

 

*

 Здесь и в дальнейшем даются зависимости, исходя из следующих положений: а) профилирование ведется в 

направлении оси Y прибора; б) больший размер (длина) щели располагается в направлении оси X, а меньший 
(ширина) - в  направлении  оси Y прибора;  в)  полное  устранение  ошибок  осуществляется  для  точки, 
проектирующейся в центр щели. 

                                                     (1)

 

                                                     (2)

 

где ∆x

νx

, ∆y

νx

 - ошибки в положении точек элементарного участка ортофотоснимка;

 

L - длина щели;

 

x, y - координаты центра элементарного участка на исходном снимке;

 

ν

x

 - угол наклона местности элементарного участка в плоскости XZ;

 

f - фокусное расстояние аэроснимка.

 

Ошибки  ∆x

νx

  могут  привести  к  двоению  или  исчезновению  контуров  на  стыках  полос 

ортофотоснимка, величины которых определяются по формулам:

 

                                                         (3)

 

                                                       (4)

 

где ∆S

νx

, ∆S′

νx

 - величины двоения и исчезновения контуров;

 

r - расстояние от точки надира до определяемой точки.

 

Исчезновение контуров имеет место в случае, когда склон местности обращен к плоскости 

YZ  снимка,  при  противоположном  направлении  склона  будет  наблюдаться  двоение 
контуров.  Рельеф  местности  может  приводить  к  снижению  фотокачества («смазу») 
изображения ортофотоснимка. Величина «смаза» определяется зависимостью:

 

                                                       (5)

 

где: ∆S

νy

 - величина смаза;

 

ν

y

 - угол наклона местности, измеряемый в плоскости YZ;

 

d - ширина щели.

*

 

*

 В приборе ОФПД ширина каждой щелевой диафрагмы составляет примерно 

1

/

3

 ее длины, соответственно и 

«смаз» составляет 

1

/

3

 величины исчезновения контуров. 

Формулы (1), (2), (3), (4), (5) справедливы  для  случая  обработки  снимков  с 

преобразованием связок проектирующих лучей.

 

Из  приведенных  формул  видно,  что  значения  ошибок  ортофотоснимка  можно  свести  к 

желаемой величине, выбирая те или иные размеры щели.

 

Формулу  для  вычисления  допустимой  длины  щели  с  учетом  приведения  ортоснимка  к 

масштабу фотоплана получим из (1), а ширины - из (5).

 

                                                  (6)

 

                                                   (7)

 

где k - коэффициент увеличения ортофотоснимка.

 

Таким  образом,  зная  ν

x

,  ν

y

, f, k, x, y, z и  задаваясь  величинами  ∆S

νx

  и  ∆S

νy

,  можно 

вычислить оптимальные размеры щелевой диафрагмы.

 

I.1.2. Совместное влияние рельефа местности и углов наклона снимков

 

Плановые  снимки,  при  обработке  их  с  помощью  ОФПД,  на  соответствующие  углы  не 

наклоняют,  и  кроме  того,  не  вводят  поправки  в  масштабный  коэффициент 
фотопроектирования элементарных участков за влияние углов наклона аэроснимков. В этом 
случае ошибки ортофотоснимков выражаются зависимостями:

 

                                  (8)

 

                                                (9)

 

                                  (10)

 

где ∆X′

νxα

; ∆Y′

νxα

 - ошибки положения точек ортофотоснимков, обусловленные совместным 

влиянием рельефа и углов наклона снимков;

 

∆S′

νyω

 - смаз изображения на ортофотоснимке;

 

α

x

, ω - продольный и поперечный углы наклона снимка.

 

Воспользовавшись формулами (8) и (10), найдем зависимости для определений длины (11) 

и ширины (12) щели:

 

                           (11)

 

                             (12)

 

Приняв  в  формуле (11) ∆X′

νxα

 = 0,1 мм,  что  соответствует  интервалу  исчезновения 

контуров ∆S′

νxα

 = 0,2 мм; x = y = 70 мм; k = 1, составим табл. 1 оптимальных значений длин 

щели для различных фокусных расстояний 70, 100, 140 и 200 мм и углов наклона АФА: α = ω 
= 0; α = -1°, ω = +1°; α = -2°, ω = +2°.

 

В  приборе  ОФПД  предельная  длина  щели L = 4 мм,  поэтому  приведенные  в  табл. 1 

значения, превышающие 4 мм, имеют теоретический смысл.