Крупномасштабные топографические съемки

Содержание

Введение 3
1. Крупномасштабные топографические съемки 5
2. Общие сведения о аэрофотосъемке 5
3. Цифровой метод аэрофотосъемки 7
4. Опредеение главной точки снимка 8
5. Виды аэрофотосъемки 8
6. Понятие продольного и поперечного перекрытия 10
Список используемой литературы 12
Приложение 13

Введение

В России до середины тридцатых годов комплекс работ по созданию карт по фотоснимкам местности, полученным с летательного аппарата называли аэрофотосъёмкой. Впоследствии термин аэрофотосъёмка отнесли только к лётно-съёмочному процессу, включая проектирование, самолётовождение, фотографирование и вспомогательные операции. Аэрофотографией назвали процессы экспонирования и фотолабораторной обработки аэрофотоснимков.
Понятие аэрофототопография охватывает комплекс процессов по созданию топографических карт по фотоснимкам местности, полученным с авиационного летательного аппарата. Сюда входят лётно-съёмочные работы, привязка снимков, дешифрирование, построение сетей фототриангуляции, изготовление фотоосновы карты, стереоскопическая съёмка рельефа, составление топографической карты и др.
В конце двадцатых – начале тридцатых годов в России внедряется аэрофотограмметрический метод в геодезическое производство. Появляется название аэрогеодезическое производство и термин «аэрогеодезия», который в большей степени дублирует аналогичный термин «аэрофототопография», но охватывает более широкий спектр применения различного рода аэроснимков для получения отраслевых видов информации.
Прикладные тематические направления трансформировали понятие термина «фототопография» и изменили его содержание. Выделилась фотограмметрия, которая стала включать в себя комплекс процессов, непосредственно использующих геометрию изображения (измерение, преобразование, построение сетей, рисовку рельефа и т.п.).
В традиционной фотограмметрии излагаются теория и технология, построенные на математическом аппарате и практических приемах, в основе которых лежит представление о статической центральной проекции местности, получаемую в условиях, когда фотоаппарат и местность взаимно неподвижны (фототеодолитная съёмка) или их передвижением во время экспонирования кадра можно пренебречь (топографическая аэрофотосъёмка).
В условиях космических съёмок применяют динамические съёмочые системы. Первыми динамическими съёмочными системами были телевизионные и тепловизионные сканеры. Геометрия сканерных снимков отличается от обычных аэрофотоснимков тем, что процесс построения проекции местности в пределах снимка растянут по времени и значительно зависит от подвижности носителя.
Качественной особенностью ряда динамических систем является то, что они работают в более широком невидимом диапазоне электромагнитных волн, что даёт возможность получать более полную информацию об окружающей среде и о земных ресурсах.
В настоящее время динамические съёмочные системы широко применяются не только в космических съёмках, но и в аэросъёмках.
Аппаратуру, с помощью которой в съёмочных системах воспринимается энергия, несущая информацию об объектах съёмки называют съёмочными устройствами (СУ). Разновидностями СУ являются фотокамеры, телекамеры, сканеры, тепловизоры, ИК – и СВЧ – радиометры, радарные установки и т.п.
1. Крупномасштабные топографические съемкиКрупномасштабная топографическая съемка является наиболее востребованной. Ее производят в случае:
Изысканий;
Составления генеральных планов территорий;
Обновления топографических карт;
Проектирования ландшафтного дизайна;
Составления рабочих чертежей;
Вертикальной проектировки.
Основой топографической съемки является чертеж, который несет информацию о точных данных сооружений, строений, рельефе и растительности на определенной местности. В пакет документов входит ведомость согласования всех коммуникаций с подписью органов исполнительной власти.Геодезические работы проходят в несколько этапов. Сначала идет подготовительный процесс, где разрабатывается технический план, и подготавливаются документы. В полевом этапе работ проводится исследование и анализ территории. Техническая документация в готовом виде представляется заказчику в заключительном – камеральном этапе.
2. Общие сведения о аэрофотосъемкеПод аэрофотосъемкой понимают процесс фотографирования земной поверхности с воздуха при помощи аэрофотоаппарата.
Различают плановую и перспективную аэрофотосъемку. Плановой является съемка, если оптическая ось камеры отклоняется от отвесной линии не более чем на 3°, при большем угле наклона съемка называется перспективной. В первом случае площадь, отображенная на снимке, будет меньше, но и искажения по краям снимка также будут не так значительны, как при перспективной съемке.
Съемочные маршруты прокладывают таким образом, чтобы соседние аэрофотоснимки одного маршрута перекрывались продольно на 60%, а смежные снимки соседних маршрутов (поперечное перекрытие) – на 35-40% от длины сторон снимка. Перекрытия необходимы для получения стереоскопического изображения местности и для гарантии сплошной съемки.
При аэрофотосъемке применяют разные типы фотопленок, позволяющие получать черно-белые, цветные, спектрозональные отпечатки. Разработан также метод многозональной фотографии, позволяющий получить изображения местности одновременно в нескольких диапазонах спектра для лучшего распознавания объектов съемки.
Первичными аэрофотосъемочными материалами являются негативы (используются при фотограмметрических работах) и контактные отпечатки (аэрофотоснимки). В зависимости от типа съемочной камеры размер контактных отпечатков бывает 18х18 см, 24х24 см, 30х30 см . На углах аэрофотоснимка отпечатаны круговой уровень для определения угла отклонения оптической оси камеры от вертикали в момент фотографирования и часы с указанием точного времени фотографирования. Эти данные необходимы при определении положения, формы и размеров объектов по направлению и размерам их теней. На краях аэрофотоснимка расположены координатные метки. Прямые, соединяющие противоположные координатные метки, определяют направление главных осей аэрофотоснимка Х и У. В верхнем правом углу аэрофотоснимка указывается условный индекс съемки, дата фотографирования, порядковый номер снимка .Последовательное наложение снимков по тождественным точкам и контурам местности называется накидным монтажом, а уменьшенная репродукция накидного монтажа – первичной фотосхемой. Фотографическая съёмка местности, смонтированная их нетрансформированных смежных снимков, разрезанных по перекрывающимся контурам и состыкованных путём наклейки на общую основу, называется фотосхемой. Все эти материалы не обладают свойствами топографической карты и нуждаются для её создания в дальнейшей обработке.
3. Цифровой метод аэрофотосъемкиЦифровая фотограмметрия в настоящее время стала практически вытеснять аналоговые и аналитические методы и средства обработки.
Однако при выполнении аэрофототографических съемок в крупных масштабах основным, фактически единственным источником изображений была аэрофотосъемка с применением топографических аэрофотокамер. Очевидно, что при использовании цифровых методов фотограмметрической обработки материалов аэрофотосъемки требуется выполнение процессов фотохимической обработки аэрофильмов и сканирования снимков с целью преобразования в цифровую форму. Это требует существенных затрат и удлиняет продолжительность технологического цикла работ.
Естественным решением могло быть получение цифровых изображений достаточно высокой точности и разрешения как непосредственного результата аэросъемки. С другой стороны, возможность получения таких изображений в различных зонах спектра создает благоприятные условия для автоматизации интерпретации изображений, как результата дистанционного зондирования. По этой причине к концу XX века была решена задача создания цифровой аэросъемочной системы высокого разрешения и точности. Это в первую очередь относится к самолетной цифровой системе ADS40 как первому коммерческому продукту такого типа, созданному фирмой LH Systems и представленному на XIX конгрессе Международного Фотограмметрического общества в 2000 г. С этого момента фотограмметрия становится полностью цифровой.
Система ADS40
В основе технического решения системы ADS40 лежит концепция трехлинейчатого сканера, впервые предложенная в 1970 году и активно использовавшаяся компанией DLR (Германский аэрокосмический центр) в системах дистанционного зондирования: как космических, так и самолетных. Исходя из этой концепции, в фокальной плоскости объектива системы параллельно расположены три ПЗС линейки, отстоящие друг от друга таким образом, что одна из них обеспечивает панхроматическую съемку в направлении «вперед», другая - в направлении точки надира, а третья - в направлении «назад». Существенной особенностью конструкции ADS40 является то, что вместо одной линейки используются пары линеек, смещенные одна относительно другой на 0.5 элемента. Число элементов в ПЗС-линейке равно 12000, а в результате использования сдвоенной линейки со смещением обеспечивается результирующее разрешение как при использовании линейки состоящей из 24000 элементов. Кроме панхроматических линеек, в фокальной плоскости расположены четыре одинарные линейки по 12000 элементов в каждой для мультиспектральной съемки в четырех узких зонах спектра: красной (610-660 mm), зеленой (535-585mm), синей (430-490mm) и ближней инфракрасной (835-885mm).
4. Опредеение главной точки снимкаПерпендикуляр, опущенный из центра проекции на плоскость аэронегатива, определят главную точку аэрофотоснимка.
1). На аэрофотоснимке с помощью измерительной линейки соединяют противоположные координатные метки.
2). Пересечение этих линий в центре аэрофотоснимка и даст местоположение его главной точки.
3). Если на аэрофотоснимке отсутствуют координатные метки, то положение главной точки находят на пересечении диагоналей квадрата рамки аэрофотоснимка.
5. Виды аэрофотосъемкиАэросъёмкой называют процесс получения изображений местности с летательных аппаратов. Если её ведут фотоаппаратами, то её называют аэрофотосъёмкой, если с помощью специальных телевизионных или электронных сканирующих устройств, то – электронной аэросъёмкой, если с помощью тепловизоров в инфракрасной части спектра, то - тепловой или инфрарасной съёмкой, а если радиолакаторами, при которых получают изображение в отражённых от поверхностных слоёв электромагнитных радиоволн – радиолакационной съёмкой.
Регистрацию изображений местности можно вести в разных зонах спектра электромагнитных волн: видимой с длинами волн (0,38 – 0,78 мкм), ультрафиолетовой ближней (0,28 – 0,32 мкм), инфракрасной (0,18 – 10 мкм), или микрорадиоволновой (0,01 – 100 см). Съёмку выполняют либо водной зоне электромагнитного излучения, либо одновременно в нескольких.
Одним из современных методов сбора и обработки данных о местоположении объектов и рельефе местности, а также их качественных и количественных характеристиках, является комбинированный метод на основе лазерной локации и цифровой аэрофотосъёмки.
При инфракрасной аэросъёмке регистрируется электромагнитное излучение в диапазоне длин волн 0,7 – 12 мкм, которое излучают или отражают различные объекты местности. Инфракрасное излучение как носитель информации близко к свету и радиосигналам, зависит от температуры источника излучения, характеризует его вещество и состояние. Оно выявляет внутренние свойства объектов, позволяет изучать процессы в верхнем слое Земли. Инфракрасные системы имеют оптическую часть, приёмное устройство, устройство обработки и выдачи информации. Излучение природной среды в ифракрасной области спектра регистрируется тепловизорами в трёх зонах: ближней (0,7 – 2,5 мкм), средней (3,0 – 5,5) мкм) и дальней (8 – 12 мкм). На практике установлена важность совместного дешифрирования панхроматических и инфракрасных аэрофотоснимков.
Российский тепловизор «Вулкан» производит аэрофотосъёмку преимущественно в средней инфракрасной зоне спектра, а тепловизор шведской фирмы «AGA» - в дальней инфракрасной зоне спектра. Их применение особенно эффективно при выявлении и изучении переувлажнённых и мерзлотных участков земной поверхности, течений грунтовых вод, гидрологии мелководий и речных отложений, выделении отдельных горных пород.
При радиолокационной съёмке получают изображения местности в радиоволновом диапазоне электромагнитного излучения. Существуют специально приспособленные для глубинных геологических гидрологических работ многочастотные радиолакационные установки, использующие сантиметровые дециметровые волны. Радиолакационные съёмки особенно эффективны при исследовании влажности, мерзлотных явлений, болот, геологических и гидрологических образований.
Радиолокационная съёмка (РЛС) делится на съёмку бокового обзора и съёмку кругового обзора. Наибольшее расстояние до объектов, при котором они обнаруживаются, называется дальностью действия. Разрешающая способность – это минимальное расстояние между двумя объектами, имеющими один и тот же азимут или угол, при котором отражённые сигналы не сливаются на экране индикатора, то есть когда на экране электроннолучевой трубки начало импульса от от второго объекта отстаёт от конца импульса от первого объекта на время, превышающее длительность одного импульса. При радиолокационной съёмке посылаются сигналы, излучающие энергию в определённых направлениях и принимают сигналы так же с определённых направлений. Чем уже диаграмма направленности, тем выше разрешающая способность РЛС.
Наиболее интенсивно развиваются и широко распространены для картографических целей методы аэрофотосъёмки, космической съёмки и комбинированный метод лазерной локации и цифровой аэрофотосъёмки, который применяется преимущественно для крупномасштабного картографирования и особенно эффективно для линейных объектов. Эти методы рассматриваются далее более детально.
6. Понятие продольного и поперечного перекрытияОдним из основных параметров аэрофотосъемки является перекрытие аэрофотоснимков с изображением одного и того же участка местности, сфотографированного с разных точек. Различают продольное и поперечное перекрытия аэрофотоснимков. Продольное перекрытие – это перекрытие смежных аэрофотоснимков одного маршрута в направлении полета летательного аппарата, которое обозначается Рх (приложение №1).
Величины перекрытий выражают в процентах от размера соответствующей стороны аэрофотоснимка.
Величина продольного перекрытия задается с учетом уменьшения «мертвых зон» и сложности снимаемого объекта.
Расстояние между смежными маршрутами устанавливается с таким расчетом, чтобы аэрофотоснимки последующего маршрута перекрыли частично аэрофотоснимки предыдущего маршрута. Это перекрытие называется поперечным и обозначается Ру (приложение №2).
Величина поперечного перекрытия задается в зависимости от масштаба аэрофотосъемки.
Оси маршрутов должны быть параллельны между собой и параллельны или параллелям или меридианам.
Список используемой литературы

Аковецкий В.И. Дешифрирование снимков.- М.: Недра, 1983.
Божок А.П., Дрич К.И., Ефтифеев С.А. и др. Топография с основами геодезии. - М.: Высш. шк., 1986
Брюханов А.В., Господинов Г.В., Книжников Ю.Ф. Аэрокосмические методы в географических исследованиях. – М.: Изд-во МГУ, 1982.
Господинов Г.В., Сорокин В.Н. Топография.-М., 1974.
Измайлов П.И., Нормандская О.В. Практикум по аэрофототопографии.- М., 1969.
Лобанов А.Н. Аэрофототопография. – М.:Недра, 1978.
ПриложениеПриложение №1
Приложение №2