Фотограмметрія Дорожинський
.pdfТут вектори відхилень у координатах показано стрілками (напрям і довжина),
авідхилення зображено колами.
7.3.Технології взаємного
та абсолютного орієнтування моделі
У сучасних технологічних лініях опрацювання цифрових знімків (стереопар) ці задачі як окремі незалежні операції втратили ту домінуючу позицію, яку вони займали в технологіях аналогової та аналітичної фотограмметрії. Проте в програмних комплексах для ЦФС практично кожен виробник не може обійтися без них. Це пов'язано передусім з тим, що в практиці фотограмметричних робіт може виникнути потреба побудувати модель об'єкта у межах однієї стереопари. Тоді логічним є шлях виконання взаємного орієнтування, абсолютного орієнтування та визначення просторових координат точок з прямої фотограмметричної засічки (проте студенти повинні пам'ятати, що альтернативою цьому є використання умови колінеарності).
Задача взаємного орієнтування була доволі важливою ланкою у фототріангуляції методом моделей (див. п. 6.3). Ще одне її практичне застосування - у цифровій фотограмметрії, коли перед розв'язанням задачі пошуку ідентичних точок (на підставі аналізу кореляції оптичних щільностей) здійснюється взаємне орієнтування, тобто визначається, чи усувається поперечний паралакс, і в такий спосіб задача двовимірної кореляції зводиться до одновимірної кореляції. А це спрощує і пришвидшує пошук ідентичних чи зв'язкових точок.
Рис 7 17 Вікно у програмі Intergraph для взаємного орієнтування без використання стереоефекту
250
Рис. 7.18. Вікно з даними про визначення ЕВО
Як відомо, для визначення елементів взаємного орієнтування (ЕВО) необхідно виміряти координати і паралакси 6 і більше точок стереопари. Якщо в аналітичному та аналоговому способах вимірювання виконували тільки стереоскопічно, то на ЦФС це можна виконувати і стерео-, і монокулярно.
Нарис. 7.17 показано вимірювання без використання стереоефекту.
Після вимірювання певної кількості точок вмикається обчислювальна програма і отримують елементи взаємного орієнтування у базисній або лінійно-кутовій системах (див. п. 2.6.2).
Програма кожного разу видає інформацію про залишкові поперечні паралакси, про точність розв'язання задачі, порівнює їх з допусками і видає або зберігає обчислені елементи орієнтування (рис. 7.18).
Для розв'язання задачі абсолютного орієнтування моделі використовують підходи, описані в п. 2.7.6. На стереопарі треба мати 3-4 опорні точки, і для них виконують стереовимірювання. З каталогу координат вибирають абсолютні (геодезичні) координати цих точок.
251
Рис 7 19 Вікно, де вказана опорна точка для виконання абсолютного орієнтування моделі
На рис 7 19 показано стереопару і одну з таких опорних точок Після завершення вимірювального процесу обчислюють 7 елементів абсолютного орієнтування (в деяких випадках кінцевим результатом є 12 елементів зовнішнього орієнтування обох знімків, що творять стереопару (див π 2 6)
Після виконання абсолютного (зовнішнього) орієнтування моделі можна розпочинати збирання елементів ситуації чи рельєфу (векторизації моделі)
252
7.4.Технології побудови цифрової моделі рельєфу (ЦМР)
зцифрових аерознімків
Технологічною схемою побудови ЦМР передбачено виконання таких етапів:
-підготовчі роботи і контроль вихідних даних;
-збирання даних;
-контроль якості;
-візуалізація.
Нижче подано, як приклад, виконання побудови ЦМР на цифровій станції від INTERGRAPH.
Підготовчі роботи включають приготування знімків та стереопар, відбір необхідних даних з аеротріангуляції. На цьому самому етапі виконується контроль всіх вихідних даних.
Елементами контролю є:
-виміри контрольних точок на всіх стереопарах;
-контроль правильного стикування сусідніх стереопар;
-контроль якості зображень (наявність хмар, дефектів тощо);
-контроль покриття всієї території стереопарами.
Результатом контрольних дій є рапорт до осіб, що приготували аерознімки та побудували мережу аеротріангуляції, а також допуск до виконання вимірювальних робіт з побудови ЦМР.
Збирання даних виконується на ЦФС і полягає в отриманні:
-сітки точок, розміщених регулярно, GRID (доволі часто до такої сітки додаються точки з нерегулярним розміщенням, для підвищення точності ЦМР);
-скелетних ліній та інших ліній, що визначають особливості рельєфу поверхні (обриви, насипи, канави, рови тощо);
-висотних точок (пікетів), що відображають характерні місця поверхні (вершини, сідловини, западини тощо);
-елементів гідрології - водостоки, ріки (що відрисовуються двома береговими лініями), водойми (зокрема озера, ставки);
-елементів інфраструктури (мости, віадуки, труби для перепускання води
тощо);
-границь тих частин поверхні, для яких не можна отримати потрібну точність побудови ЦМР з об'єктивних причин (наприклад, територія покрита високою рослинністю).
Збиранняданих може здійснюватисьурежимі автоматичному, напівавтоматичному або ручному. Вибір методу залежить від кількох факторів, серед яких домінують необхідна точність побудови ЦМР, тип території, ступінь забудови та покриття рослинами чи деревами. Великий вплив мають фактори часу та коштів. Відомо, що ручний збір є істотно дорожчим від автоматичного отримання даних, але в першому випадку точність є вищою.
Уметодиці автоматичного збирання даних використовується спеціальна програма (наприклад, ImageStationAutomatic Elevation в комплексі від INTERGRAPH).
253
Побудована ЦМР візуалізується на екрані у вигляді регулярної сітки з певним кроком, із вказанням висот пікетних точок. Цей процес є керованим і "наглядовим". Ключове значення тут має підбір параметрів побудови ЦМР, які залежать від типу місцевості та масштабу картографування. Кожного разу необхідне тестування заданих параметрів, щоб досягти оптимальних результатів.
Нижче подано рисунки, які ілюструють цей процес (рис. 7.20-7.28).
ї. |
In i]t4|«>' |
м Апіміч it··· ft· ν iticms |
|
|
|
|
|
1 |
у |
і . m m |
||||
Protect and Mode* |
Elevation Colecton Parameters | Output Parameters | Job Process»* | |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
,„,:. . |
, |
,....,. . . " . ,„ |
, ...f |
|
|
τ. .. . |
...У ... . |
||
;1β |
Reference Set |
^ В Я |
|
|
|
|
|
zi |
bad |
J |
|
Save |
I |
|
|
. |
; |
1 |
|
r surrace пеоопшкяоп |
|
|
-*· |
|
|
-., |
|||
11 |
|
AdaptiveРагаїак Γ |
1 Keep GridWidths Equat |
Ρ |
|
|
|
|
|
|
||||
in |
Paralax Bound [8000 |
|
j GfklWWlhx j4.00000 |
|
SmootfagFfter |UserDeftned |
zl |
||||||||
|
Terrain Тяж Jнву |
jrjJ GrttWidlhY; |4.00000 |
* |
SmoothingWeij^t:|4.0СЮ |
|
|
||||||||
|
Єрфоіаг Line Distance; |2 |
|
|
Sigma: |a4S7 |
|
HrttGtitoMuft^ofGitiWkttt |
F |
|||||||
|
|
|
Adaptive Matching: Γ |
1 - |
- |
Adaptive Grid Γ |
^ewpfing^**» |2 |
* |
|
J |
||||
|
• Cfifcrtinn В<нігіщу—— |
|
- Geomorphic Infotmeboft" |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Boundary; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-MweDTM Extraction Parameters- |
|
|
|
J024S |
' - |
Μ&βЦ&ШРШҐ |
|||||||
|
Cots,Row$ for ConelshonCoe№ |5 |
|
$цН»Є4я>» ООДвог ^SQB"" |
Stentbd Dev;s?iofrJEW" |
||||||||||
|
|
|
|
|
Feature Fyamid Parameters |
- |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-, (^fprCowoMioreJs |
ν |
|||
|
ThrwtottforWeighte. jO 35 |
|
t " |
ttfor8and|6,een |
|
- |
т т Ш Ш ш Ш т ^ |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
lot Fntfteducfav p" Facta:jo.005 |
|
|
;0VtoU«« |F(J Re$ |
Cote for Hon Max. Svw |5 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Anului |
I |
Porooc |
||
Рис. 7.20. Вікно програми Intergraph ImageStation Automatic Elevation - встановлення параметрів будови ЦМР
За напівавтоматичною методикою збирання даних використовують побудовану автоматично ЦМР з подальшою корекцією отриманих даних, і цей процес виконує оператор на ЦФС. Під час такого опрацювання помилкові пікети усуваються або ж їхні висоти виправляються з тим, щоб вони відповідали заданій точності. Додатково оператор відрисовує елементи гідрології та структурні лінії рельєфу.
Ручне збирання даних виконує оператор на ЦФС. Здійснюється вимірювання всіх елементів ЦМР у такій послідовності: елементи гідрології, елементи інфраструктури, структурні лінії, пікети у вигляді регулярної сітки, пікети у характерних місцях рельєфу, границі (обриси) учасників з пониженою точністю вимірювань.
254
Рис. 7.21. Результат автоматичної побудови ЦМР - сітка точок з регулярним розташуванням. Рожевим кольором позначені пікети з високою ймовірністю недопустимих похибок
Рис. 7.22. Регулярна сітка, |
Р и с . 7 . 2 3 . Сітка т о ч о к , |
п о б у д о в а н а |
отримана |
автоматично, візуалізована на моделі та |
|
автоматично, візуалізована |
доповнена такими потрібними |
елементами, |
на стереомоделі |
як дороги і гідрологія |
|
255
Р и с . 7 . 2 4 . Сітка точок, п о б у д о в а н а автоматично, візуалізована на стереомоделі, доповнена дорогами та гідрологією, а також скелетними лініями (тобто всіма елементами, що вимагається для ЦМР)
Рис.7.25. Ручне вимірювання ЦМР - гідрологія (вікно на ЦФС)
256
Контроль якості
Рис 7 26 Ручне вимірювання ЦМР - гідрологія та скелетні лінії (вікно на ЦФС)
Рис 7 27 Ручне вимірювання ЦМР - гідрологія, скелетні лінії, регулярна сітка пікетних точок, точки на лініях та об'єктах гідрологи опущені
Це вигляд вікна на ЦФС
257
Рис. 7.28. Візуалізація ЦМР у вигляді горизонталей
Після закінчення збирання даних здійснюється контроль якості за такими елементами:
-контроль топологічний; контролюється правильність атрибутивної частини всіх елементів, перетинів, з'єднань, понижень;
-візуальний контроль даних на стереомоделі: ЦМР, візуалізована у вигляді горизонталей, спостерігається стереоскопічно - горизонталі повинні лежати на поверхні моделі;
-контроль на підставі контрольних опорних точок, висоти яких визначені незалежно (польові ро-боти, аеротріангуляція, окремі вимірювання).
Я к |
т а б л у ^ |
н о |
. |
, |
|
результати оцінки побудови ЦМР з використанням контрольних точок.
|
|
|
|
|
Таблиця 7.1 |
|
Статистичні дані з оцінки ЦМР за контрольними точками |
|
|||
|
Номенклатура |
Кількість |
Похибка |
Похибка |
Похибка |
Етап |
карт |
точок |
мін., |
макс., |
середня, |
|
1:100 000 |
ЦМР |
м |
м |
м |
Етап II |
N-34 |
845 |
0,00 |
0,98 |
0,23 |
|
N-34 |
784 |
0,00 |
1,28 |
0,30 |
Етап III |
N-34 |
3342 |
0,00 |
1,45 |
0,35 |
|
N-34 |
3041 |
0,00 |
1,48 |
0,39 |
|
N-34 |
2897 |
0,00 |
1,32 |
0,27 |
|
N-34 |
3008 |
0,00 |
1,46 |
0,40 |
На підставі об'єктивної оцінки точності робиться висновок про придатність побудованої ЦМР для подальшого використання або ж про необхідність повторних вимірювань.
Візуалізація може здійснюватись у вигляді:
-горизонталей, які генеруються при заданій висоті перетину рельєфу, відповідно згладжені та доопрацьовані (додані атрибути, берг-штрихи тощо);
-регулярної сітки GRID;
-нерегулярної сітки TIN.
На рис. 7.28 подано приклад візуалізації ЦМР.
258
7.5.Цифрові ортофотокарти
7.5.1.Визначення і теоретичні основи
Цифрова ортофотокарта - це растрове зображення, побудоване за вимогами топографічної карти точно визначеного масштабу, часто доповнене умовними знаками та зображенням рельєфу у вигляді горизонталей.
Основною геометричною задачею під час створення ортофотокарти є перетворення знімка (найчастіше центральної проекції) в ортогональну проекцію - це зображення у заданому масштабі, вільне від спотворень за кути нахилу знімка та з мінімальними (допустимими) спотвореннями за рельєф місцевості. Цей процес у вітчизняній літературі називають ортотрансформуванням, а в західній - орторектифікацією. Якщо йдеться про виправлення цифрового зображення, то його називають цифровим ортотрансформуванням.
Окрім геометричної задачі, в орторектифікації існує і радіометричне завдання - створеному під час геометричного виправлення новому пікселу необхідно надати оптичну щільність (колір) у такий спосіб, щоб оригінал-знімок та створене ортозображення були максимально ідентичними.
Геометрична інтерпретація побудови ортозображення показана на рис. 7.29.
центр їфоекщі
Рис. 7.29. Геометричне пояснення ідеї цифрового ортотрансформування
Вихідними даними для цього процесу є:
-оригінал зображення (знімка) в цифровому вигляді;
-елементи внутрішнього орієнтування знімка;
-елементи зовнішнього орієнтування знімка;
-цифрова модель рельєфу.
259