- •Тема 9 (38)
- •Общие понятия об аэрофотосъемке
- •Аэрофотоаппарат
- •Виды аэрофотосъемки. Носители съемочной аппаратуры
- •6. Основные технические требования к топографической
- •8. Аэрофотосъемочные работы
- •9. Современная аэрофотосъёмка
- •10. Космическая съёмка
- •Картографирование
- •Сельское и лесное хозяйство
- •Планирование и управление
- •Окружающая среда и устранение последствий катастроф.
9. Современная аэрофотосъёмка
Современные топографические аэрофотоаппараты таких известных фирм как Карл Цейсс и Вильд достигли практически верхних пределов значений разрешающей способности и дисторсии объектива. Современные аэрофотосъёмочные комплексы оснащены устройствами компенсации сдвига изображения (КСИ). Идея улучшения качества изображения путём компенсации продольного сдвига изображения заключается в использовании больших выдержек для малочувствительных аэроплёнок высокого разрешения. Но использование больших выдержек имеет и побочный эффект – «смаз» изображения вследствие угловых колебаний АФА. Избежать «смаз» возможно, снабдив АФА устройством компенсации угловых сдвигов изображения, базирующееся на гиростабилизирующей подвеске.
Аэрофотосъёмочная система RC –30(Рис. 1.14) швейцарской фирмы Leica имеет и линейное устройство КСИ, и устройство компенсации углового сдвига изображения. Такие аэрофотосъёмочные камеры обладают улучшенными измерительными и изобразительными характеристиками и позволяют за счёт умельчения масштабов фотографирования уменьшить число снимков на единицу площади. Система объектив – камера – фильм для новых АФА способна обеспечить разрешение 2-3 раза выше, чем при использовании традиционных АФА. Революционное значение имеет вопрос использования при аэрофотосъёмке приемников глобальной спутниковой системы определения местоположения GPS. Оснащение аэросъёмочных систем компьютерами, обрабатывающие сигналы получаемые спутниковыми приёмниками и фиксирующие данные о времени экспонирования и данные углов наклона АФА позволяют решать две задачи:
-
Повысить качество и уровень автоматизации проектирования и самолётовождения при аэрофотосъёмке;
-
Высокоточно определять координаты центров проектирования аэрофотоснимков, которые используются в качестве опорных точек при фотограмметрическом сгущении геодезического съёмочного обоснования.
Что касается второй задачи - определение координат центров фотографирования, её решение позволяет значительно сократить объём полевых геодезических работ по планово-высотной привязке снимков.
Система управления аэрофотосъёмкой осуществляется по программе ASCOT – (Aerial Survey Control Tool) и предназначена для сбора данных и поддержки с помощью GPS навигации в полёте. Планирование полёта начинается с составления проекта. Программа поддерживает три типа проектирования: «блоки», «маршруты», «точки», вычисляет расположение центров снимков в маршруте. Точку можно рассматривать как частный случай маршрута с одним снимком. Для составления проекта вводятся необходимые параметры аэрофотосъёмки и координаты поворотных точек границы объекта. Параметры могут отличаться для каждого маршрута. Программный комплекс позволяет не только управлять аэрофотосъёмкой в полёте, но и осуществлять имитацию аэрофотосъёмочного полёта с камерой или без неё в целях обучения, демонстрации или проверки аппаратуры. Существует отдельная программа для проверки компонентов системы ASCOT и их связи с поддерживаемыми внешними устройствами (аэрофотоаппарат RC-30, гиростабилизирующая платформа PAV-30, см.фотографию комплекта, Рис.1.14). Послеполётная обработка осуществляется модулем, который имеет мощные функции анализа полёта.
В последние годы наметился переход от получения изображений традиционными плёночными камерами с последующим сканированием негативов с целью обработки снимков на цифровых фотограмметрических станциях (ЦФС) к непосредственному получению цифровых снимков в полёте. В традиционных технологиях полученные снимки после фотохимической обработки сканируются на высокоточных сканерах с разрешением, как правило, не хуже 7-15 мкм. Разрешающая способность современных цифровых камер также 7-15 мкм сравнима с разрешающей способностью фотографических систем. Учитывая размеры негатива 23*23 см (или 18*18 см), получается цифровое изображение минимально объёмом более 200 мегапикселей. В настоящее время промышленность не производит светочувствительные матрицы (ПЗС или КИОП) таких размеров. Это приводит к появлению специальных приёмов при производстве цифровых аэрофотокамер.
Цифровые камеры среднего формата созданы на базе существующих ПЗС – матриц с максимально возможным числом элементов. Таким путём пошла канадская фирма Applanix с камерой DSS с ПЗС – матрицей размером 4092*4077 пикселей и оснащена диском 80 Гб для хранения снимков (плюс два сменных диска по 80 Гб, см.информацию о камере DSS, Приложение № 2). Близкой по характеристикам является камера DiMAC с матрицей 5440*4080 пикселей. Камеры снабжаются системами планирования полётом, интегрированными спутниково-инерциальными системами позиционирования POS AV, которые позволяют сократить затраты на планово-высотную привязку аэрофотоснимков более чем на 50% и значительно сократить затраты и время на камеральную обработку.
О
Рис. 1. 17
Рис.1.16
Цифровые аэрофотокамеры обладают целым рядом преимуществ:
-
отсутствуют расходы на фотоплёнку, фотохимикаты;
-
нет процессов фотохимической обработки материалов аэрофотосъёмки;
-
контроль качества снимков непосредственно в полёте;
-
лучшая радиометрия (как правило, 12-битные изображения);
-
одновременная съёмка в разных спектральных диапазонах;
-
стабильность элементов внутреннего ориентирования в ЦФС;
-
возможность создавать сколько угодно копий снимка с качеством
оригинала и значительно дешевле;
-
отсутствие деформаций при хранении, но требуются специальные
устройства для хранения;
-
большая вместимость устройств хранения на борту позволяет получить
большое число снимков за один вылет.
Последнее из перечисленных преимуществ делает возможным проводить цифровую съёмку с большими перекрытиями. В результате одна точка местности может попадать на большее число изображений, за счёт чего увеличится избыточность измерений и возрастет точность уравнивания фотограмметрической сети, что при автоматической обработке в ЦФС трудоёмкость практически не увеличивается, но при этом повышается надёжность, а также появляется возможность сократить затраты на планово-высотную привязку аэрофотоснимков.
Экономические исследования эксплуатации цифровых камер показывают, что суммарная стоимость обработки одного цифрового снимка в два раза меньше стоимости обработки аналогового.
Одним из перспективных направлений по сбору и обработке данных о местоположении объектов является комплексная система цифровой аэрофотосъёмки со спутниково-инерциальной геодезической привязкой, интегральная система включает инерциальную навигационную систему (INS), два приёмника сигналов (GPS) и цифровую камеру кадровой съёмки, например DFC с высокой разрешающей способностью. Данные INS/GPS служат для определения траектории движения самолёта, а это позволяет определять при постобработке и параметры внешнего ориентирования снимков без полевой привязки опознаков. Таким образом реализуется принцип прямой геопривязки цифровых снимков. Применяются такие системы для картографирования линий инженерных коммуникаций, трубопроводов и дорожной сети, построения цифровых моделей рельефа для инженерных целей и т. п. В приложении № 1 представлена блок – схема сбора и обработки данных о местоположении объектов с использованием цифровой аэрофотосъёмки и GPS/INS-привязки.