Фотограммитрия

Слайд 1

Сегодня мы расскажем вам о современной фотограмметрии.

Слайд 3

Фотограмметрия — технология дистанционного зондирования Земли, позволяющая определять геометрические, количественные и другие свойства объектов на поверхности земли по фотографическим изображениям, получаемым с помощью летательных аппаратов любых видов

Слайд 4

Развитие фотограмметрии связано с развитием и совершенствованием многих наук и дисциплин. Среди них можно отметить перспективную и проективную геометрию, математику, фотографию, воздухоплавание, авиационную и космическую технику, геодезию, оптику, приборостроение, электротехнику, электронику, вычислительная технику, программирование.

Слайд 5

На схеме показаны четыре основных типа данных, которые могут быть как входными, так и выходными при производстве фотограмметрических работ:

• пространственные координаты определяют положение точек объекта в пространстве;

• координаты на фотографии определяют положения точек объекта на плёнке или цифровом снимке;

• элементы внешнего ориентирования фотоаппарата определяют его положение в пространстве и направление съёмки;

• элементы внутреннего ориентирования определяют геометрические характеристики процесса съёмки.

• Дополнительные наблюдения помогают точнее определять расстояния и координаты точек объекта, а также уточнять масштабы и саму систему координат.

Но всё же пока мы не окунулись в мир современной фотограмметрии, стоит хотя бы кратко пробежаться по её истории.

Слайд 6

Своему появлению фотограмметрия обязана появлению фотокамеры.

Фотограмметрия появилась в середине XIX века, практически одновременно с появлением самой фотографии. Применять фотографии для создания топографических карт впервые предложил французский геодезист Доминик Ф. Араго примерно в 1840 г.

Алгоритмы, применяемые в фотограмметрии, имеют целью минимизировать сумму квадратов множества ошибок, решаемую обычно с помощью алгоритма Левенберга — Марквардта (или метода связок), основанного на решении нелинейных уравнений методом наименьших

квадратов.

Слайд 7

В 1915 г. в Германии М.Газзер (M.Gasser) сконструировал двойной проектор, который был первым фотограмметрическим прибором для создания топографических планов и карт по аэрофотоснимкам. Однако он не нашел применения, т.к. не было использовано стереоскопическое наблюдение и измерение снимков. Этот прибор положил начало созданию нового класса приборов — универсальных стереофотограмметрических приборов (УСП), которые позволяли оператору выполнить все процессы, связанные со съёмкой плановой и высотной частей топографической карты по аэроснимкам. В начале 20-х годов в Германии был создан автокартограф, у которого наблюдение и измерение снимков производились с использование стереозрения.

Слайд 8

С 1920г. началось создание аэрогеодезических предприятий, за каждым из которых была закреплена определенная территория. Предприятиям вменено в обязанность производство всех топографо-геодезических работ на закрепленной территории. В состав каждого предприятия вошли фотограмметрические цеха. Постепенно сеть аэрогеодезических предприятий расширилась до трех десятков. В своей деятельности предприятия руководствовались едиными общегосударственными нормативами и планами.

Слайд 9

В годы войны методы фотограмметрии применялись для создания и обновления топографических карт. Фотоснимки, получаемые с самолетов в боевых условиях, использовались в разведывательных целях, для составления фотосхем и фотокарт. В течение 1945-1947 гг. было восстановлено разрушенное высокоточное геодезическое и фотограмметрическое приборостроение, и основные усилия были направлены на совершенствование аэрофотографического метода создания и обновления карт.

Слайд 10

В 1957 г. канадский фотограмметрист Ю.В.Хелава

(U.V.Helava) на 1-м Международном фотограмметрическом съезде предложил создать аналитический фотограмметрический прибор. Первый в мире образец этого прибора, созданный фирмами OMI (Италия) и Bendix (США) под названием АР-1 (analytical plotter), был продемонстрирован в 1960 г. Конструкция прибора состояла из измерительного блока, в качестве которого был использован стереокомпаратор, компьютера и координатографа (графопостроителя). Программное обеспечение составил Ю.В.Хелава. Это было началом перехода фотограмметрии на использование компьютерной техники.

Слайд 11

Широкое распространение получили приборы, обеспечивающие фиксацию положения съемочной камеры в процессе съемки и определения координат центров фотографирования — радиовысотомеры, статоскопы, гиростабилизирующие установки, радиогеодезические системы.

Слайд 12

С начала 1960-х до середины 1980-х годов можно выделить новый этап развития фотограмметрии, он характеризуется развитием и массовым использованием аналитических методов.

Слайд 13

Активная разработка аналитических методов обработки результатов фотограмметрических измерений привела к появлению высокоточных аналитических приборов, представляющих сочетание стереокомпаратора с персональным компьютером, выполняющим аналитическую обработку данных в момент их получения (режим on-line). К числу таких приборов относятся аналитический плоттер АР (Италия, США), Traster (Франция), Planicomp (Германия), Aviolyt (Швейцария), Анаграф (СССР) и др., являющиеся прообразами будущих цифровых фотограмметрических систем.

Слайд 14

Современное состояние фотограмметрии характеризуется массовым применением цифровых методов обработки материалов аэро- и космической съемки, базирующихся на достижениях аналитической фотограмметрии и теории компьютерного зрения, машинной графики и распознавания образов, теории сигналов и теории информации, вычислительной геометрии и многих других отраслей знаний.

Слайд 15

Становление и развитие методов цифровой фотограмметрии стало возможным с появлением в середине 1980-х годов персональных ЭВМ, обладающих значительными вычислительными ресурсами, запоминающими устройствами большой емкости и обеспечивающих возможность обработки громадных объемов информации.

Слайд 16

Одним из основных процессов цифровой стереофотограмметрической обработки изображений является идентификация точек смежных снимков, точность которой в значительной степени определяет качество последующих работ. Идея автоматизации этого процесса была сформулирована профессором А. С. Скиридовым еще в 1924 году и базировалась на сравнении фотографических плотностей соответственных зон смежных снимков. Эта идея была реализована в цифровых фотограмметрических системах (ЦФС) только в середине 1980-х годов.

Слайд 17

ЦФС — это аппаратно-программный комплекс, предназначенный для фотограмметрической обработки аэрокосмической и наземной фотосъёмки. «Цифровой» фотограмметрическую систему назвали в связи с тем, что на ней обрабатываются изображения, представленные в цифровом виде.

Слайд 18

В ЦФС измеряют следующие снимки:

• кадровые аналоговые снимки, полученные на фотоплёнке в фотокамере и переведённые в цифровую форму на фотограмметрическом сканере;

• кадровые цифровые снимки, полученные цифровой фотокамерой;

• цифровые сканерные изображения, полученные аэро или космической сканерной системой;

• радиолокационные изображения, полученные радиолокаторами бокового (РЛБО) и кругового обзоров (РЛКО).

Главным фактором перехода к цифровым системам является возможность автоматизации широкого круга задач фотограмметрической обработки снимков, полученных различными съёмочными системами: оптическими, оптико-механическими, оптико-электронными.

Слайд19

Она имеет, как правило,- модульную структуру с наращиваемыми аппаратными и программными средствами, обеспечивающими обработку материалов аэрофотосъемки начиная от измерения и преобразования изображения и до формирования фотокарты. Одним из первых цифровых приборов, предназначенных для цифровой обработки снимков, является система DCCS (Digital Comparator Correlater System), разработанная в 1985 г. фирмой HAI (США) руководством У. Хелавы. Из применяемых в настоящее время цифровых фотограмметрических систем можно отметить ЦФС Photomod (ЗАО «Ракурс», Россия, 1993), DVP (Leica, Швейцария, 1993), ЦФС «ГАЛКА» (ИПУ АН, Россия), ЦФС «Дельта» (ЦНИИГАиК, Россия, и ГНП «Дельта», Украина) и др.

Слайд 20

Мощным стимулом развития цифровых методов в фотограмметрии стало появление цифровых съемочных систем — сенсоров, базирующихся на применении твердотельных светочувствительных элементов на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС), позволяющих получать цифровые цветные, черно-белые и иные изображения в любом диапазоне инфракрасной, ультрафиолетовой или видимой части спектра.

Слайд 21

К достижениям фотограмметрии последних лет относится разработка средств и методов создания цифровых планов и карт по аэроснимкам, создание и использование аэрофотоаппаратов серии АФА- ТК с компенсацией сдвига изображения и нового ортофоготрансформатора ЦНИИГАиК ОПЦ, разработку космических топографических комплектов (КТК) — фотоаппаратов ТК-350(озволяет выполнять стереосъемку местности полосой 200 км. при длине маршрутов до 2000км.) и КВР-1000 (обеспечивает разрешение 2м. при полосе захвата 160км. и служит для дешифрирования объектов местности при создании топографических карт.) и др.

В последнее десятилетие, в связи со стремительным развитием вычислительной техники и средств приема

Изображений на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС), появились условия для постепенного перехода от методов аэрофотосъемки к методам цифровой съемки.

Слайд 23

В заключение этого обзора следует отметить, что за сравнительно короткий исторический период (150 лет) фотограмметрическое и съемочное оборудование, а также методы и технологии съемки и обработки снимки прошли путь от простых фотокамер и оптико-графических приборов до сложных автоматических съемочных и обрабатывающих компьютерных систем. Среди съемочных систем основные позиции занимают камеры с цифровой формой записи изображений, что облегчает их ввод в цифровые фотограмметрические системы, позволяющие обрабатывать изображения, полученные не только в оптическом диапазоне, но и в различных диапазонах электромагнитных и звуковых волн. С учетом сказанного можно отметить, что название "фотограмметрия", возникшее в то время, когда снимки получали простыми фотокамерами только в оптическом диапазоне, становится не соответствующим предоставляемым современной техникой и перспективами ее развития широким возможностям.