Взаимное ориентирование.

Процесс взаимного ориентирования, выполняемый на аналитической стереофотограмметрической системе, включает измерение координат точек, расположенных в стандартных зонах, на стереопаре снимков, и определение значений элементов взаимного ориентирования по измеренным координатам точек.

При измерении координат точек стереоскопическое наведение измерительной марки на точки снимков осуществляется с помощью штурвалов Х и У. При вращении штурвалов Х и У могут перемещаться одновременно два снимка стереопары или только один из снимков. Переключение режимов работы штурвалов осуществляется с помощью ножной педали. Нажатием на другую ножную педаль осуществляется фиксация координат измеренной точки в компьютере. При вращении штурвалов Х и У компьютером вырабатываются команды на перемещение кареток измерительных систем. При фиксации координат точек на стереопаре снимков в компьютер с датчиков координат положение кареток измерительной системы вводятся координаты точек левого и правого снимков стереопары в СК измерительной системы.

В компьютере по значениям координат точек снимков , параметров калибровки и параметров внутреннего ориентирования снимков вычисляется координаты точек снимков в СК снимков. Эти вычисления производят по формулам (6) и по одной из формул (10), (14) или (15), в зависимости от данных калибровки съёмочной камеры.

Для облегчения работы оператора в большинстве аналитических стереофотограмметрических систем предусмотрен режим автоматического наведения измерительных марок в стандартные зоны снимков стереопары. С этой целью в компьютер вводятся координаты х,у центров стандартных зон в СК снимков стереопары.

Для наведения измерительных марок на центры стандартных зон в компьютере вычисляются их координаты в СК измерительных систем . Эти вычисления производят по одной из формул (13),(19)или (20) и формулам (8). Затем компьютер выдаёт команду на перемещение кареток измерительной системы в положение , при котором измерительные марки наводятся на центры стандартной зоны на снимках стереопары.

После измерения координат точек на стереопаре снимков производят определение элементов взаимного ориентирования

Внешнее ориентирование модели.

Процесс внешнего ориентирования модели, выполняемый на аналитической стереофотограмметрической системе, включает измерение координат опорных точек в системе координат фотограмметрической модели и определение значений элементов внешнего ориентирования модели и элементов внешнего ориентирования снимков стереопары.

Для измерения координат точек в СК фотограмметрической модели на аналитической стереофотограмметрической системе стоится фотограмметрическая модель.

Построение фотограмметрической модели осуществляется следующим образом. При вращении штурвалов X,Y,Z компьютер вырабатывает значения координат точек фотограмметрической модели . По значениям координат и значениям элементов внешнего ориентирования снимков стереопары в СК фотограмметрической модели для каждого снимка стереопары вычисляются координаты х, у изображений точки модели. Эти вычисления производятся по формулам:

(21)

в которых

Затем по одним из формул (13), (19) или (20) и по формулам (8) по значениям параметров калибровки измерительных систем и значениям параметров внутреннего ориентирования снимков для каждого из снимков стереопары вычисляются значения координат изображений точки модели в системах координат измерительных систем компьютер выдаёт команду на перемещение кареток снимков и в результате измерительные марки наводятся на снимках на изображения точки фотограмметрической модели, координаты которой были заданы с помощью штурвалов X,Y,Z.

Для измерения координат опорной точки в СК фотограмметрической модели оператор с помощью штурвалов X,Y,Z наводит стереоскопически марку на опорную точку на стереомодели. При нажатии на ножную педаль осуществляется фиксация координат измеренной опорной точки.

По измеренным значениям координат опорных точек в СК фотограмметрической модели и значениям координат этих точек в СК объекта производят определение элементов внешнего ориентирования модели и элементов внешнего ориентирования снимков стереопары.

Для облегчения работы оператора в некоторых аналитических стереофотограмметрических системах после измерения трёх опорных точек производят определение значений элементов внешнего ориентирования модели и элементов внешнего ориентирования снимков стереопары, а на остальные опорные точки осуществляется автоматическое стереоскопическое наведение измерительной марки. Это производится следующим образом. По координатам опорной точки X,Y,Z в СК объекта и элементам внешнего ориентирования снимков стереопары в этой же системе координат по формулам (21) вычисляются координаты х,у изображений опорных точек для каждого из снимков стереопары в системах координат снимков. Затем также, как и при построении фотограмметрической модели по значениям параметров калибровки измерительных систем и параметрам внутреннего ориентирования снимков вычисляются координаты изображений опорных точек в системах координат измерительных систем и компьютер выдаёт команды на перемещение кареток снимков в положение, при котором измерительные марки наводятся на изображение опорных точек на снимках стереопары. Оператор с помощью штурвалов X,Y,Z только уточняет наведение марки на изображение опорной точки на стереомодели и фиксирует её координаты в системе координат модели.

После измерений каждой опорной точки вычисление значений элементов внешнего ориентирования модели и элементов внешнего ориентирования снимков в СК объекта повторяется.

Измерение координат и высот точек.

Для измерения координат и высот точек объекта на аналитической стереофотограмметрической системе строится внешне ориентированная модель.

Особенностью построения внешне ориентированной модели является то, что при вращении штурвалов X,Y,Z компьютер вырабатывает значения координат точек объекта в вспомогательной системе координат объекта , ось и начало системы координат которой совпадают с осью Z и началом СК объекта OXYZ, а оси развёрнуты относительно осей Х и Y на угол разворота системы координат фотограмметрической модели относительно системы координат объекта OXYZ. (рис)

По значениям координат точек объекта в вспомогательной СК вычисляются координат этих точек в СК объекта OXYZ по формулам:

(22)

или

(23)

Затем так же, как и при построении фотограмметрической модели по значениям координат X,Y,Z точки объекта, значениям элементов внешнего ориентирования снимков в СК объекта и значениям параметров внутреннего ориентирования снимков и параметров калибровки измерительных систем вычисляются координаты точек снимков в СК измерительных систем и компьютер выдаёт команды на перемещение кареток в положение, при котором измерительные марки наведены на изображение точки объекта на снимках.

Для измерения координат и высот точек объекта оператор штурвалами X,Y,Z наводит стереоскопически измерительную марку на точки стереомодели и фиксирует их координаты в СК объекта OXYZ.

Вспомогательная система координат введена для того, чтобы при вращении штурвалов X,Y измерительная марка на стереомодели перемещалась приблизительно параллельно осям х и у систем координат снимков.

На аналитических стереофотограмметрических системах можно создавать регулярные цифровые модели рельефа (ЦМР) в виде сетки квадратов на местности и ЦМР в виде параллельных профилей.

При создании ЦМР в виде сетки квадратов в компьютер вводятся значения координат X и Y всех точек ЦМР в СК объекта OXYZ. При определении высот точек ЦМР для каждой из точек по её координатам X,Y и координате Z, заданной штурвалом, вычисляются координаты изображений соответствующих точек на снимках в системах координат измерительных систем и выдаются команды на перемещение кареток. Оператор одним из штурвалов наводит стереоскопически измерительную марку на точку стереоскопической модели по высоте и фиксирует значение координаты Z точки цифровой модели.

При создании ЦМР в виде параллельных профилей в компьютер вводятся координаты начальных и конечных точек профилей и дирекционный угол осей профилей (рис). Затем производится определение координат и высот точек каждого из профилей. С этой целью компьютер вычисляет координаты X и Y точек профиля по расстояниям d от начальной точки профиля до определяемой точки. Вычисление координат X,Y точек профиля производится по формулам:

(24)

Оператор одним из штурвалов задаёт скорость изменения величины расстояния d, а другим – высоту точки модели Z. По координатам X,Y,Z точек профиля вычисляются координаты их изображений в СК измерительной системы и выдаются команды на перемещение кареток. Наблюдая стереоскопическую модель, оператор совмещает марку с поверхностью объекта. Фиксация координат точек профиля X, Y, Z производится автоматически через заданные интервалы расстояний между точками профиля или через заданные интервалы высот точек профиля. Таким же образом можно строить профили между любыми точками объекта.

В некоторых аналитических стереофотограмметрических системах, например, АФС «Стереоанаграф» построение фотограмметрической и внешне ориентированной моделей производится иначе, чем изложено выше. В этих системах штурвалы X, Y выдают команды на перемещение одного из снимков стереопары по осям измерительной системы этого снимка, а штурвал Z задаёт высоту точки объекта в СК объекта (или фотограмметрической модели). По значениям координат снимка в СК измерительной системы, поступающим в компьютер с датчиков координат, значениям параметров калибровки измерительной системы и значениям параметров внутреннего ориентирование снимка вычисляются координаты х, у точки снимка в СК снимка, а затем по значениям элементов внешнего ориентирования снимка и значению координаты Z точки объекта, задаваемой штурвалом Z, вычисляются координаты X,Y точки объекта по формулам:

(25)

в которых

Затем по формулам (21) по значениям координат X, Y, Z объекта и значениям элементов внешнего ориентирования второго снимка стереопары вычисляют значения координат х, у изображения точки на втором снимке в СК снимка, а по значениям параметров измерительной системы и параметрам внутреннего ориентирования снимка вычисляются координаты изображения этой точки в системе координат измерительной системы и компьютер выдаёт команды на перемещение каретки снимка. Оператор для измерения координат точек модели с помощью штурвалов X,Y,Z наводит измерительную марку на точку стереомодели и производит фиксацию координат X,Y,Z точек модели.

Недостатком этого метода построения модели является невозможность его использования для построения регулярных цифровых моделей рельефа и автоматического наведения измерительной марки на точки стереомодели по заданным значениям координат этих точек в системе координат объекта. Другим недостатком является то, что при изменении штурвалов значения высоты точки объекта Z изменяются значения её координат X и Y.