9. Ортотрансформирование снимков

Применяемый в фотограмметрии принцип учета влияния рельефа местности при из­готов­ле­нии плана (фотоплана) местности остается незыблемым уже около 100 лет, и заклю­чается в де­лении изображения на отдельные участки, называемые зонами трансформирова­ния, в со­ответ­ствии с их положением по высоте, и последующим установле­нии для каждой такой зоны сво­его индивидуального масштаба проек­тирования. Причем колебание рельефа в пре­делах такой зоны не мо­жет превышать расчетного Q=2h при заданных масштабе плана M, фокусном рас­стоянии аэрокамеры f, допустимом иска­жения точек под влиянием рельефа _h на плане и рас­стоянии r_сн от центра снимка до угла рабочей площади, определяемого по формуле:

.

Развитие фотограмметрической мысли, совершенствование техно­логии и соответст­вую­щих технических средств лишь корректировали понятие о зонах трансформирования и прин­ципах их формирования, но не более.

До 1970-х гг. понятие «зона трансформирования» отождествля­лось с фрагментами изобра­жения, которым соответствовали участки мест­ности между расчетными горизонталями. Пре­образование таких зон выполнялось фотомеханическим способом с помощью фототранс­фор­маторов. Для изменения масштаба проектиро­вания зон использовалась информация о рельефе местности, представ­ленная в виде горизонта­лей.

С 1973 г., с серийным выпуском ортофотопроекторов, зону транс­формирования стали ото­ждествлять с щелью, через которую фрагменты изображения снимка проекти­руются на план в масштабе, согласо­ванном с профилем местности. Такое трансформирование, назы­ваемое диффе­ренциальным (или, реже, ортогональным), требовало наличия ориентированной в плане и по высоте модели местности, стереоско­пическое наблюдение которой обеспечивало возмож­ность изменения высоты щели и тем самым получения информации о рельефе местности в кон­кретной точке.

С середины 1980-х гг., с появлением и массовым внедрением циф­ровых фотограм­мет­риче­ских систем (ЦФС), зону трансформиро­вания стали отождествлять с фрагментом изо­бражения, трансформи­руемым как единое целое – с пикселом или группой пикселов. Размер такого фраг­мента может быть установлен так же, как и ширина щели при дифферен­циальном трансформи­ровании, однако, учитывая технические возможности современных ЭВМ, чаще всего он соответствует одному пикселу. Та­кое преобразование изобра­жения, называемое ортотранс­формиро­ванием, требует на­личия цифровой модели рельефа DEM, со сторонами, параллель­ными осям X и Y координатной системы местности. Сущность такого трансформирования рассматривается в следующем разделе.

10. Теоретические основы цифрового

трансформировани снимков

1. Назначение и области применения цифрового

трансформирования снимков

Трансформированием снимков в фотограмметрии называют процесс преобразования исходного снимка объекта в изображение объекта в заданной проекции.

При цифровом трансформировании исходный снимок представляет собой цифровое изображение, получаемое или непосредственно цифровой съемочной системой или путем преобразования аналогового снимка в цифровую форму на сканере.

Основными областями применения цифрового трансформирования являются топография и картография.

При создании и обновлении карт различного назначения по аэрокосмическим снимкам создаются трансформированные изображения местности в проекции карты. Эти изображения могут быть созданы по одиночным снимкам или по нескольким перекрывающимся снимкам. Цифровое трансформирование выполняется с точностью, соответствующей точности предъявляемой действующими нормативными документами к точности карт соответствующего масштаба.

Цифровые трансформированные изображения используют для создания контурной части карт, путем векторизации цифровых изображений в среде CAD или ГИС, а также как самостоятельные картографические документы. В частном случае, если при трансформировании снимков не учитывается влияние кривизны Земли и проекции карты на положение контуров, трансформированное изображение представляет собой ортогональную проекцию местности на горизонтальную плоскость. Такой вид трансформирования называется ортофототрансформированием.

Помимо топографии и картографии, цифровое трансформирование используется для создания по исходным снимкам перспективных изображений местности из заданных точек пространства. Такие изображения используют в военной области, например, в летных тренажерах и в архитектуре - при проектировании различных сооружений.

Цифровое трансформирование применяют также для преобразования стереопар исходных снимков в стереопару снимков идеального случая съемки в системе координат фотограмметрической модели. Такое преобразование выполняется в цифровых стереофотограмметрических системах.

В настоящем разделе рассматриваются теоретические основы цифрового фототрансформирования снимков, в частности, методы наблюдения и измерения цифровых снимков и методы создания цифровых трансформированных снимков и фотопланов.