Проектування процесів стереофототопографічного знімання при створенні карт масштабу 1:10000

Размещено на http://www.allbest.ru

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ,

МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД

УЖГОРОДСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСТИТЕТ

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

З ФОТОГРАММЕТРІЇ

(назва дисципліни)

на тему: «ПРОЕКТУВАННЯ ПРОЦЕСІВ СТЕРЕОФОТОТОПОГРАФІЧНОГО ЗНІМАННЯ

ПРИ СТВОРЕННІ КАРТ МАСШТАБУ 1:10 000»

Ужгород 2015

ЗМІСТ

• Вступ
• Розділ 1. Вибір методу створення топографічних карт масштабу 1:10000
• 1.1 Призначення і методи створення топографічних карт і планів
• 1.2 Вимоги до точності створення топографічних карт
• 1.3 Основні етапи створення топографічних карт
• 1.4 Стереотопографічний та комбінований методи створення карт і планів
• Розділ 2. Проектування стереотопографічного знімання м-бу 1:10 000
• 2.1 Розрахунок параметрів аерофотознімання
• Таблиця розрахунку параметрів аерофотознімання
• 2.2 Проектування планово-висотного обгрунтування
• 2.3 Опис польових процесів (маркування, планово-висотна підготовка, дешифрування) та вимоги до точності їх виконання
• 2.4 Дешифрування аерофотознімків
• 2.5 Проектування фотограмметричного згущення
• Розділ 3. Оцінка точності
• Висновки
• Використана література
• ВСТУП
• Метою даного курсового проекту є систематизація набутих знань про різні методи та етапів створення топографічних карт і планів. Придбання навичок розробки технології створення топографічних карт, на прикладі створення топографічних карт на задану ділянку, в заданому масштабі.
• У процесі виконання курсового проекту необхідно вивчити фізико- географічне положення об'єкту зйомки , вимоги до точності створюваної карти , вибрати і обгрунтувати найбільш ефективну технологію створення карти даного масштабу на дану територію.
• Для вибору технології необхідно розрахувати оптимальні параметри аерофотозйомки , необхідну щільність мережі згущення , вибрати і обгрунтувати вибір способу згущення , вивчити процеси створення карти і розрахувати очікувану точність її створення.
• топографічний карта стереотопографічний знімання
• РОЗДІЛ 1. ВИБІР МЕТОДУ СТВОРЕННЯ ТОПОГРАФІЧНИХ КАРТ МАСШТАБУ 1:10000

1.1 Призначення і методи створення топографічних карт і планів

Топографічні карти створюються в графічній, цифровій та електронній формах у єдиній системі координат і висот за уніфікованими та погодженими між собою умовними знаками та класифікаторами.

Основним масштабним рядом топографічних карт є: 1:10000, 1:25000, 1:50000, 1:100000, 1:200000, 1:500000, 1:1000000.

Топографічне знімання в масштабах 1:25 000 та 1:10 000 виконується з метою створення топографічних карт, необхідних для вивчення, використання та охорони природних ресурсів, вишукувань, проектування інженерних споруд.

Топографічні зйомки виконуються аерофототопографічними та наземними методами.

Зміст та точність топографічних планів визначаються масштабом та призначенням топографічних планів.

Топографічні карти призначені для забезпечення потреб органів державної влади, господарства, оборони, науки, освіти і громадян країни, а також є основою для створення геоінформаційних систем, спеціальних, тематичних та інших карт і планів.

Незалежно від призначення, форми та масштабу топографічні карти повинні задовольняти такі основні вимоги:

- достовірно і з відповідною до масштабу точністю й повнотою відображати стан місцевості на рік створення карти в діючих умовних знаках;

- забезпечувати визначення з відповідною до масштабу точністю прямокутних та географічних координат, абсолютних і відносних висот об'єктів місцевості, їх кількісних та якісних характеристик, а також давати можливість проводити інші картометричні роботи;

- бути зведеними по рамках за всіма елементами змісту між суміжними аркушами карт одного масштабу;

- бути узгодженими за основними елементами змісту між аркушами карт суміжних масштабів;

- бути наочними і зручними в користуванні, давати можливість сприйняття та оцінки інформації про місцевість та орієнтування на ній.

Топографічні карти в графічній формі створюються методами топографічних зйомок аналоговими або цифровими технологіями - первинні карти, та методом складання - похідні карти.

Основним методом зйомки є аерофототопографічна зйомка. Інші методи зйомок (мензульна, тахеометрична тощо) застосовуються у виняткових випадках у разі відсутності матеріалів аерофотозйомки, а також під час зйомки невеликих ділянок.

Аерофототопографічна зйомка виконується:

- стереофототопографічним методом - у відкритих районах, де з відповідною точністю забезпечується фотограмметричне визначення планово-висотного положення точок земної поверхні;

- комбінованим методом - у плоскорівнинних та заліснених районах, де фотограмметричне визначення планово-висотного положення точок земної поверхні не забезпечує відповідної точності тому, що форми рельєфу на аерофотознімках стереоскопічно не читаються.

Вибір методу топографічної зйомки визначається фізико-географічними умовами району робіт, обсягами і термінами їх виконання та економічною доцільністю. Кожен метод зйомки може застосовуватися окремо або в комбінації з іншими методами, що визначається технічним проектом.

Основний обсяг топографічних зйомок в країні виконується стереотопографічним методом . Комбінований метод застосовується тоді, коли стереотопографічний метод не забезпечує точність відображення рельєфу. Тахеометричне знімання використовується на невеликих ділянках, коли застосування аерофотозйомки не вигідно економічно. Наземне фото топографічне знімання застосовується у високогірній і

гірської відкритій місцевості зі складним рельєфом.

Цифрове картографування - найбільш перспективний метод,

заснований на зборі, обробці та зберіганні топографічної інформації в

цифровому вигляді.

Результати топографічного знімання надаються у вигляді:

- звичайних (паперових) топографічних карт ;

- топографічних планів ;

- фотокарт та ортофотопланів ;

- цифрових карт і планів.

Всі роботи по створенню карт регламентуються наступними нормативними документами:

- основними положеннями ;

- інструкціями ;

- настановами та керівництвами ;

- керівними технічними матеріалами;

- стандартами ;

- умовними знаками.

1.2 Вимоги до точності створення топографічних карт

Точність топографічних планів оцінюється за величинами розходжень положень контурів та висот точок, виміряних на плані з даними контрольних вимірів на місцевості.

Критеріями оцінки якості є середні, граничні та грубі похибки, які не повинні перевищувати величини похибок, встановлених Основними положеннями.

Точки планової зйомочної мережі визначаються в плані відносно найближчих пунктів державної геодезичної мережі з середньою помилкою, що не перевищує 0,1 мм у масштабі карти.

Точки висотної зйомочної мережі визначаються відносно пунктів висотної геодезичної мережі з середніми помилками, які не повинні перевищувати величин (у метрах):

Райони робіт	Масштаби карт
	1:10000	1:25000	1:50000	1:100000
	Середні помилки визначення висот точок, м
Плоскорівнинні із схилами місцевості до 2°	0,1	0,25	0,8	1,5
Те саме в залісених районах	0,2	0,5	0,8	1,5
Рівнинні, пересічені та горбисті райони з переважаючими схилами місцевості до 6°, а також райони піщаних пустель	0,25	0,5	0,8	1,5
Те саме у відкритих районах із схилами місцевості до 4°	0,25	0,25	0,8	1,5
Низькогірні та середньогірні райони	0,5	0,5	1,2	2,5
Високогірні райони	-	1,0	2,6	5,0

Наведені в таблиці різновидності гірського рельєфу характеризуються такими морфометричними показниками:

- низькогір'я - абсолютні висоти 500 - 1000 м, відносні висоти 200-500 м і переважаючі схили 5-15°;

- середньогір'я - абсолютні висоти 1000 - 2000 м, відносні висоти 500-1000 м і переважаючі схили 10-25°;

- високогір'я - абсолютні висоти понад 2000 м, відносні висоти понад 1000 м і переважаючі схили 20-45°.

Для зображення рельєфу горизонталями на топографічних картах установлюються такі основні висоти перерізу (в метрах):

Характеристика району	Основна висота перерізу рельєфу (в метрах) для карт 1:10000
Плоскорівнинні райони із схилами місцевості до 2°	1
Те саме у залісених районах	2
Рівнинні, пересічені та горбисті райони з переважаючими схилами місцевості до 6° та райони піщаних пустель	(2,0); 2,0
Те саме у відкритих районах із схилами місцевості до 4°	(2,0); 2,5
Низькогірні та середньогірні райони	5
Високогірні (або прирівняні до них) території	--

П р и м і т к а. Наведені в таблиці величини перерізу рельєфу (2,0 м) відносяться до територій, на яких у минулому створені топографічні карти масштабу 1:10000 з таким перерізом рельєфу.

На первинних топографічних картах масштабів 1:10000, 1:25000, 1:50000 і 1:100000 середні помилки в плановому положенні зображень об'єктів та чітких контурів місцевості відносно найближчих пунктів і точок геодезичної основи не повинні перевищувати 0,5 мм, а на картах низькогірних, середньогірних та високогірних районів - 0,75 мм.

Середні помилки в плановому положенні зображень контурів рослинного покриву і ґрунтів, за винятком чітких вигинів, що є характерними точками, не повинні перевищувати 1 мм.

Середні помилки висот, що підписуються на первинних топографічних картах масштабів 1:10000, 1:25000, 1:50000, 1:100000, відносно найближчих пунктів і точок геодезичної основи не повинні перевищувати величин (у метрах):

Райони робіт	Масштаби карт
	1:10000	1:25000	1:50000	1:100000
	Середні помилки висот, м
Плоскорівнинні із схилами місцевості до 2°	0,2	0,6	2,5	5,0
Те саме у залісених районах	0,4	0,9	5,0	10,0
Рівнинні, пересічені та горбисті райони з переважаючими схилами місцевості до 6°, а також райони піщаних пустель	0,6	1,6	3,0	7,0
Те саме при схилах місцевості до 4°	0,6	0,6	3,0	7,0
Те саме у залісених районах	0,9	2,4	6,0	14,0
Низькогірні та середньогірні райони	2,5	2,5	5,0	10,0
Те саме у залісених районах	3,7	3,7	10,0	20,0
Високогірні райони	-	5,0	10,0	20,0

На первинних топографічних картах масштабів 1:10000, 1:25000, 1:50000, 1:100000 середні помилки в положенні горизонталей по висоті відносно найближчих пунктів і точок геодезичної основи не повинні перевищувати величин (у метрах):

Райони робіт	Масштаб карти
	1:10000	1:25000	1:50000	1:100000
	Середні помилки в положенні горизонталей по висоті, м
Плоскорівнинні із схилами місцевості до 2°	0,3	0,8	3,0	6,0
Те саме у залісених районах	0,5	1,2	6,0	12,0
Рівнинні, пересічені та горбисті райони з переважаючими схилами місцевості до 6°, а також райони піщаних пустель	0,8	2,0	4,0	9,0
Те саме у відкритих районах із схилами місцевості до 4°	0,8	0,8	4,0	9,0
Те саме у залісених районах	1,2	3,0	8,0	18,0

На топографічних картах горизонталі повинні правильно відображати форми рельєфу і узгоджуватися з підписаними на карті позначками висот. Горизонталі на похідних картах проводяться відповідно до їх положення на основних картографічних матеріалах. Разом з тим, для кращого відображення форм рельєфу допускається їх зміщення:

- на картах масштабів 1:25000-1:200000 у рівнинних та піщаних пустельних районах - до одної чверті, а в гірських - до половини основної висоти перерізу рельєфу;

- на картах масштабів 1:500000 і 1:1000000 у рівнинних та піщаних пустельних районах - до половини основної висоти перерізу рельєфу, а в гірських районах - до висоти перерізу рельєфу.

При цьому положення основних структурних ліній і характерних точок рельєфу (вододілів, тальвегів, сідловин, схилів, вершин, брівок тощо) повинні відповідати їхньому положенню на картографічних матеріалах.

Помилки, які в два рази перевищують величини, що наведені в таблицях 2, 3, 4 та в п. 3.4, вважаються граничними. Їх кількість не повинна бути більшою, ніж 10 %.

Основним методом топографічного знімання в м-бі 1:10000 є стереотопографічний метод.

Комбінований метод використовують при зніманні ділянок, на яких поверхня землі вкрита густою та високою рослинністю, помилки врахування якої викликають похибки висот горизонталей більші допустимих.

Точність топографічних карт, створених стереотопографічним методом, перевіряють по плановим і висотним контрольним точкам, визначеним із геодезичних або фотограмметричним вимірам, що не приймались до уваги при створенні карт, а також за даними контролю проміжкових процесів робіт. Правильність дешифрування аерофотознімків та повнота змісту карти перевіряються під час польових і камеральних робіт. За додатковими вимогами точність та змість карт додатково перевіряють на місцевості.

1.3 Основні етапи створення топографічних карт

Незалежно від способу створення карт весь технологічний процес можна представити у вигляді такої схеми



Геодезичною основою топографічних карт усіх масштабів є:

- у плановому відношенні - пункти державної геодезичної мережі, геодезичних мереж згущення і точки планової зйомочної мережі, плоскі прямокутні координати яких обчислені на площині в конформній проекції Гаусса-Крюгера в шестиградусних зонах у державній системі координат;

- у висотному відношенні - пункти та репери висотної геодезичної мережі, пункти державної геодезичної мережі та геодезичних мереж згущення, а також точки висотної зйомочної мережі, висоти яких приведені до прийнятого вихідного рівня у Балтійській системі висот.

На кожній зйомочній трапеції (аркуші карти) масштабу 1:10000 повинно бути не менше одного пункту планово-висотної геодезичної основи, включаючи пункти державної геодезичної мережі, геодезичних мереж згущення і точки зйомочних мереж, закріплених на місцевості центрами.

Подальше згущення планової і висотної геодезичної основи проводиться розвитком зйомочної мережі, що забезпечує виконання топографічного знімання з заданою точністю. Зйомочна мережа поділяється на основну та робочу.

Точки основної зйомочної мережі служить опорними для розвитку робочої зйомочної мережі. З точок робочої зйомочної мережі проводять безпосереднє знімання рельєфу і контурів. При стереотопографічному методі знімання точками основної зйомочної мережі є планово-висотні опознаки які є опорними при побудові мереж аналітичної фото тріангуляції.

Робочою зйомочною мережею при цьому методі будуть точки із фотограмметричного згущення. Ці точки є опорою при зніманні контурів та рельєфу за допомогою цифрових, аналітичних або універсальних приладів.

Точність знімання контурів і рельєфу залежить від точності основної і робочої зйомочної мережі, точності знімання рельєфу та контурів на фотограмметричних приладах.

Сумарні середні квадратичні похибки топографічного знімання при фотограмметричних методах обчислюються за формулою:

де - сер.кв. похибка головної геодезичної основи;

- сер.кв. похибка визначення координат і висот планово-висотних опознаків;

- сер.кв. похибка знімання рельєфу і контурів на фотограмметричних приладах.

Завершальний етап створення карт і планів включає знімання ситуації та рельєфу, редагування і оформлення продукції в цифровому або графічному виді.

Знімання ситуації і рельєфу може бути виконано на аналогових або аналітичних універсальних приладах або цифрових фотограмметричних станціях. Знімання ситуації може виконуватись за допомогою фото планів, отриманих за допомогою фототрансформаторів або цифрового трансформування.

1.4 Стереотопографічний та комбінований методи створення карт і планів

Аерофототопографічне знімання в залежності від типу території, фотограмметричного обладнання, строків виконання робіт може виконуватись стереотопографічним або комбінованим методами. Вибір методу також визначається характером рельєфу, видом забудови, масштабом та площею знімання, а також техніко-економічними розрахунками. На практиці обидва варіанта можуть суміщатись.

Головна відмінність комбінованого методу від стереотопографічного заклечається в тому, що при комбінованому методі аерофотознімання використовується лише для складання контурної частини плану. Це викликано тим, що вимоги до аерофотознімання, що використовується для рисовки рельєфу і складання контурів, різні. При комбінованому методі важливо зменшити зміщення точок на фотоплані , викликане рельєфом місцевості, яке визначається за формулою:

;

або

де h - перевищення точки місцевості над початковою горизонтальною площиною,

m - знаменник масштабу аерофотозніманя;

r - радіус вектор, що з'єднує точку знімка з точкою надиру;

f - фокусна віддаль фотокамери;

H - висота фотографування.

Отже, в цьому випадку зміщення точки на знімку (фотоплані) тим менше, чим більше фокусна віддаль аерофотоапарата і висота фотографування, а перевищення точок незначні.

При стереотопографічному методі матеріали аерофотознімання повинні забезпечувати задану точність визначення висот точок, яка може бути визначена за формулами:

,

або

,

де b - базис фотографування;

- середня похибка визначення різності повздовжніх паралаксів;

- середня похибка, допустима при визначенні висот;

- повздовжній паралакс.

При стереотопографічному методі точність визначення висот тим вища, чим менша висота фотографування і менша фокусна віддаль. Отже вимоги до вибору масштабу фотографування і фокусної віддалі для стереотопографічного та комбінованого методу відрізняються.

При проектування технологій створення карт і планів основними критеріями є економічність і точність. Зі свого боку економічність залежить від параметрів аерофотознімання: чим менший масштаб зальоту по відношенню до масштабу створюваної карти, тим меншими будуть затрати коштів і праці на її створення. Проте за певного відношення масштабу аерофотознімання та створюваної карти наступає момент, коли забезпечити нормативну точність створення карт для певних умов не є можливості. Тому виникає необхідність детальної проробки проектів технологій створення карт з врахуванням всіх факторів.

РОЗДІЛ 2. ПРОЕКТУВАННЯ СТЕРЕОТОПОГРАФІЧНОГО ЗНІМАННЯ М-БУ 1:10000

2.1 Розрахунок параметрів аерофотознімання

Залежно від попередньо обраного методу зйомки, а також залежно від масштабу створюваної карти, висоти перерізу місцевості, характеру території, можливостей фотограмметричної обробки, підбирають відповідні параметри аерозйомки.

Як відомо основними параметрами аерофотозйомки є масштаб фотографування «m», висота фотографування «Н_Ф», фокусна відстань АФА «f», а також поперечне перекриття аерознімків (Р_х і Р_у). Перші три параметри пов'язані співвідношенням:

Вибір параметрів при стереотопографічному методі зйомки

При стереотопографічному методі зйомки, параметри повинні встановлюватися з урахуванням забезпечення необхідної точності відображення рельєфу, як відомо, ср кв. помилка точки по висоті в одиночній моделі виражається формулою:

де b - базис фотографування;

-ср. кв. похибка трансформованих значень повздовжніх паралаксів.

Крім того, при виборі параметрів, слід враховувати можливості приладів, на яких передбачається створювати карту відносно максимально можливого співвідношення:

де - масштаб аерофотознімання;

- масштаб створюваної карти

Далі розраховуємо значення теоретичної максимальної висоти фотографування, при якій помилки визначення висот не перевищать допустимих значень, визначених інструкціями.

Середню висоту фотографування визначаємо за формулою:

//,

де, и - максимальна і мінімальна висоти точок в блоці (визначаються по карті);

- точність витримування висоти польоту згідно інструкції.

Далі визначається попереднє значення фокусної відстані за умови, що обробка знімків буде виконуватися з максимально можливим коефіцієнтом редукування R.

=0.0798 м =79.8 мм

Р - різність повздовжніх паралаксів, при яких стереоефект достатньо стійкий. При Р>15 мм, стереоефект стає нестійким.

Розрахована таким чином фокусна відстань не співпадає із стандартним значенням фокусної відстані. Отже, знаючи , для подальшого уточнення розрахунків вибирається найближче стандартне значення , за яким спочатку уточнюють R , а потім m.

Масштаб аерофотознімання, розрахований по вище викладеній методиці, не повинен бути дрібніше гранично допустимого масштабу, визначеного за критерієм дешифрування. Критерій дешифрування встановлений на основі виробничого досвіду і для різних масштабів наведено в таблиці:

Гранично малі масштаби за критерієм дешифрування

Масштаб карти, плана	Гранично малий масштаб АФЗ	Коефіцієнт редукування
1:25 000	1:40 000	1,6
1:10 000	1:25 000	2,5
1:5000	1:20 000	4
1:2000	1:12 000	6
1:1000	1:10 000	10
1:500	1:6000	12

Так як знімання контурів за вибраною технологією передбачено виконати за допомогою ЦФС на чистій основі, то вибрані параметри повинні бути уточнені до нормативної точності збору контурів за цими параметрами. Для цього використовують формули середньоквадратичних похибок планових координат одиночної моделі:

де та - середньквадратичана похибка трансформованих значень координат та повздовжніх паралаксів знімків.

Розрахунок повздовжнього та поперечного перекриття аерофотознімків

Поздовжні і поперечні перекриття, визначаються у відповідності з основними положеннями по аерофотозйомки, виконаної для створення та оновлення карт.

Таблиця розрахунку повздовжнього перекриття

Задане Рх%	Мінімальне, Рх%	Максимальне Ру%
		h:H<0.2	h:H>0.2
60	56	66	70
80	78	83	85
90	89	92	93

Повздовженє перекриття знімків розраховується за формулою:

==4% (6.14)

де Р₀ - мінімально задане повздовжнє перекриття знімків,

Р_h -поправка за рельеф місцевості,

Р_Н =4%-навігаційна поправка.

Таблиця розрахунку поперечного перекриття

Масштаб аэрофотосъемки	Поперечное перекрытие
	Розрахункове	Мінімальне	Максимальне
менше :25000	30+70	20	+10
1:25000-1:10000	35+65	20	+15
крупніше 1:10000	40+60	20	+20

Розмір базису фотографування на місцевості виконується за формулою:

де l_x -формат кадра в метрах.

Розрахунок відстані між маршрутами розраховується за формулою:

(2.5.4)

Обгрунтування вибору літального аппарату

Вимога до аерофотознімальних літаків :

­ повинен давати кожному члену його екіпажу можливість достатнього огляду місцевості ;

­ при посадках на тимчасових польових аеродромах , посадочна швидкість літака, довжина зльотного розбігу повинні бути мінімальні ;

­ посадкова швидкість 100 км / год;

­ довжина розбігу і пробігу повинна бути не більше 300 м;

­ крейсерська швидкість літака, як основний фактор, що визначає льотнознімальну продуктивність, повинна бути рівноюї приблизно 350 км/год.;

­ запас пального при повній заправці повинен забезпечити тривалість польоту 6 - 8 годин. У разі , коли аеродром сильно віддалений від ділянки , то 10 - 12 годин;

­ літак повинен забезпечувати зручність розміщення та експлуатації аерофотоаппаратури та інших приладів. При цьому повинні бути враховані вимоги збереження в необхідних межах центрування літака, найменший впливу вібрації , а також можливість встановлення фото люка для АФА ;

­ літак повинен бути оснащений електроустаткуванням , автопілотом і радіоустаткуванням ;

­ за сталого режиму горизонтального польоту , літак повинен мати хорошу поздовжнью і поперечну шляхову стійкість.

Виходячи з перерахованого та враховуючи , що максимальна висота , на якій буде проводитися аерофотозйомка дорівнює 1400м , можна вибрати літак АН - 2 .

Літак цієї марки призначений для виконання аерофотознімальних робіт в середніх і великих масштабах. Для здійснення польоту при проложении аерофотознімальних маршрутів і виконання заходів на маршрути , на літаку АН - 2 встановлено спеціальне пілотажно- навігаційне обладнання що включає :

­ автопілот з автоматом програмного розвороту ;

­ курсову систему;

­ астрономічний комплекс ;

­ два коліматорних штурманських візира ;

аерофотоапарат і спеціальні прилади аерофотознімального комплексу , розміщених в салоні літака , де обладнані чотири люки. Три люка для установки над ними АФА , четвертий - для оптичного спостережного приладу .

АН - 2 забезпечує дальність польоту до 1200км , граничну швидкість 175 км / год , висоту ( практичний стеля) 4500 метрів , максимальну тривалість польоту 6 годин , діапазон крейсерських швидкостей 150-180 км/ч.

Вимоги до АФА.

Аерофотоапарат повинен забезпечувати хорошу якість зображення , надійність і стійкість роботи , контроль роботи частин аерофотоапарата і мати невеликі габарити , вагу , вартість , зручне управління .

Роздільна здатність об'єктива не повинна бути менше 3,5 мм в центрі і 10 - 15 мм на краях знімка. Об'єктив аерофотоапарата повинен мати високу світлосилу і здатність забезпечувати найбільший контраст оптичного зображення в фокальній площині.

Робота затвора АФА не повинна приводити до неприпустимого зміщення точок зображення в момент експонування , тому АФА повинен мати великий діапазон витримок і коефіцієнт корисної дії .

Аерофотоапарат повинен володіти достатньою амортизацією для запобігання нерізкості фотозображення за вібрації. Вирівнювання аерофільма перед експонуванням має здійснюватися з точністю не менше 0,5 - 0,6 мм для АФА з фокусними відстанями 200 мм і більше , і з точністю 0,01 - 0,02 мм для АФА з фокусними відстанями 100 мм і менше.

Аерофотоапарат повинен володіти постійністю тривалості циклу роботи з відносною похибкою 0,02 - 0,03 .

Командний прилад повинен забезпечувати широкий діапазон інтервалів фотографування 1.5 - 100 секунд.

АФА повинен забезпечувати нахил прикладної рамки з малими кутами.

АФА повинен мати в наявності контрольні та допоміжні прилади та пристрої. Зйомка виконується аерофотоапаратом АФА-ТЕС . Особливістю цього аерофотоапарата є великий ряд фокусних відстаней , а також у ньому застосований вакуумний спосіб вирівнювання аерофотоплівки , центральний затвор ЗВ - 1 або ЗВМ з коефіцієнтом корисної дії 0,8 - 0,9 і з діапазоном витримок від 1 / 40 до 1 / 20 секуди .

2.2 Проектування планово-висотного обгрунтування

Густота точок планової , планово-висотної , висотної підготовки , тобто відстань між парами опознаков уздовж маршруту в базисах фотографування , визначається нормативними документами , однак підвищення вимірюваних властивостей знімків , застосування високоточних фотограмметричних приладів і ряду інших чинників , створюють реальні можливості скорочення трудомістких робіт з планово- висотної підготовки аерофотознімків . Тому в кожному конкретному проекті доцільно розрахувати оптимальні схеми розміщення розпізнавальних знаків . Розрахунки густоти планово- висотного обгрунтування , рекомендується встановлювати за формулами очікуваної точності мереж фототріангуляції , які виглядають наступним чином:

По висоті :

В плані:

де m_h , m_L - допустимі середньо квадратичні похибки визначення висот і планових координат із фотограмметричного згущення.

K_z, K_xy - коефіцієнти що залежать від способу виключення деформації в фотограмметричну блоці.

Таблиця значень коефіцієнтів

Характеристика фотограмметричного блока	Kz	Kxy
В блочній фото тріангуляції з Px=60%, Py=30%	0,08	0,25
В блочній фото тріангуляції з Px=60%, Py=60%	0,07	0,20
При застосуванні способу самокалібрування	0,06	0,17

Проект розміщення розпізнавальних знаків складається на топографічних картах і повинен відображати :

1. Межі ділянки зйомки ;

2. Осі маршрутів. ;

3. Зони розміщення планових , висотних і планово- висотних розпізнавальних знаків ;

4. Пункти головної геодезичної основи. ;

5. Рамки трапецій . ;

6. Контрольні опознаки (один контрольний розпізнавальний на чотири трапеції ) ;

Якщо проектом передбачається виконання двох злетів , то проект розміщення розпізнавальних знаків складається окремо для кожного зальоту .

За вільним кордонів об'єкта повинні бути запроектовані додаткові планово- висотні розпізнавальні знаки.

2.3 Опис польових процесів (маркування, планово-висотна підготовка, дешифрування) та вимоги до точності їх виконання

Маркування опознаков

Питання про доцільність виконання маркування вирішується для кожного конкретного об'єкта.

Маркування , як правило , застосовується на об'єктах з незначною кількістю контурів . У цьому випадку маркуються опознаки в намічених зонах відповідно до схеми розміщення розпізнавальних знаків . В даний час застосовують різні форми маркувальних знаків (коло, квадрат , хрест). Розміри маркувальних знаків на місцевості будуть залежати від масштабу аерофотозйомки. Розміри маркувальних знаків на аерознімку повинні складати близько 0.35мм .

Слід мати на увазі , що за даними ряду досліджень маркування дозволяє підвищити точність визначення координат із фотограмметричного згущення на 40 - 50 %. Проте маркування досить складна в організаційному відношенні і вимагає значних витрат.

Планово-висотна підготовка

Визначення координат і висот опознаков проектують з метою забезпечення необхідним планово- висотним обгрунтуванням аерофотознімальних маршрутів і фотограмметричних блоків в цілому. Залежно від прийнятої технології планово- висотна підготовка виконується за трьома варіантами . При комбінованому способі виконується тільки планова підготовка аерознімків , при стереотопографічному способі знімання, коли контурну частину передбачається створити на основі фотоплана і коли виконується два аерофотознімальних зальота , планова підготовка виконується по зальоту з фокусною відстанню 200 - 350мм , а висотна підготовка по зальоту з фокусною відстанню 70 - 100 , 140мм .

При стереотопографіческой зйомці на чистій основі виконується планово- висотна підготовка по одному зальоту , який повинен забезпечити точність складання контурів і малювання рельєфу .

Планова прив'язка аерознімків виконується методом прокладання світлодальномірних ходів , зарубками та іншими геодезичними побудовами . В даний час для прив'язки розпізнавальних знаків використовують приймачі GPS.

Середні похибки визначення координат розпізнавальних знаків відносно найближчих пунктів ГГС не повинні перевищувати 0,1 в масштабі створюваної карти . Висотна прив'язка розпізнавальних знаків виконується прокладання ходів нівелювання: технічного нівелювання , тригонометричного нівелювання (нівелювання похилим променем ) . Нев'язки в ходах не повинні перевищувати таких значень :

= 5мм - для технічного нівелювання;

= 20мм - для тригонометричного нівелювання.

L - длина нивелирного хода в км.

Допустимі довжини висотних ходів L повинні задаватися виходячи з того, що висоти розпізнавальних знаків повинні визначатися з точністю 0,1 висоти перерізу рельєфу. Відповідно до цього допустима довжина нівелірних ходу визначається як:

L_доп = 16h_сеч

L_доп = 1h_сеч

2.4 Дешифрування аерофотознімків

Дешифрування фотограмметричного зображення полягає в розпізнаванні об'єктів місцевості на знімках , встановленні їх кількісних і якісних характеристик та креслить в умовних знаках.

Істотним чинником, що визначає економічну ефективність робіт з дешифрування є питома вага камерального дешифрування . Тому при розробці технології зйомки на конкретному об'єкті необхідно забезпечити всі можливі умови, що визначають збільшення питомої ваги камерального дешифрування , основні з них такі:

- вибір оптимального масштабу аерофотознімання і фотоматеріалу (кольорова, спектрозональна, чорно- біла);

- забезпечення необхідними технічними засобами для камерального виробництва;

- збір усіх матеріалів, використання яких забезпечить отримання необхідних характеристик без польового обстеження ;

- вибір технологічної послідовності процесів , що забезпечує достовірність результатів камерального дешифрування .

Залежно від топографічної вивченості району знімання та прийнятої технологічної схеми робіт , польове дешифрування виконується до камерального або після нього.

Дешифрування при створенні карт фото топографічним методом може виконуватись на фото планах, фото схемах або збільшених аерофотознімках. Матеріал, що використовується для дешифрування повинен бути близький до масштабу створюваного плану (карти). Для районів з незначним контурним навантаженням може виконуватися дешифрування в масштабі зальоту , якщо масштаб аерофотознімання не більше ніж у 2-2,5 раза дрібніший від масштабу створюваного плану. Після вивчення району робіт за аерофотознімками і всіма наявним картографічним матеріалами, довідниками, описами і т.і. повинні бути складені грунтовні редакційні вказівки.

2.5 Проектування фотограмметричного згущення

Фотограмметричні роботи є основною складовою частиною сучасних технологій створення та оновлення топографічних карт, виготовлення фотокарт, створення та оновлення топографічних і спеціальних планів. Технічні вимоги та допуски на фотограмметричні роботи визначаються на основі вимог діючих нормативних документів до точності карт і планів.

При створенні цифрових топографічних карт і планів методами стереотопографічної зйомки виконується комплекс камеральних робіт, що включає: підготовчі роботи, фотограмметричне згущення опорної геодезичної мережі, виготовлення фотопланів, дешифрування, стереоскопічну зйомку рельєфу, збір інформації про контури по фотопланам, одиночним знімкам або стереопарі, редагування оригіналів карт (планів), представлення оригіналів карт і планів в цифровій і графічній формах.

Точність отримання просторових координат X, Y, H об'єктів місцевості залежить від масштабу і параметрів оброблюваних знімків, а також методів їх фотограмметричної обробки.

Інструментальна точність аналітичних фотограмметричних приладів, отримана за вимірюваннями контрольних сіток, повинна задовольняти вимогам, зазначеним в таблиці:

Таблиця 1 Основні вимоги до фотограмметричних приладів

№ п/п	Основні вимоги	Значення похибок приладів
		звичайної точності	високої точності
1	Середні квадратичні похибки вимірювання координат (мкм)	6	3
2	Середні квадратичні похибки вимірювання параллаксів (мкм)	4	3

До приладів звичайної точності відносяться: стереокомпаратор фірми Карл Цейсс (Єна, Стеко 18х18). До приладів високої точності відносяться: стереокомпаратор вітчизняні СКА-30, виробництва фірми Карл Цейсс - Стекометр, Дікометр; аналітичні фотограмметричні прилади - Стереоанаграф вітчизняного виробництва, SD-20 спільного виробництва ЕОМЗ і фірми Leica (Швейцарія); SD 2000, SD 3000 фірми Leica (Швейцарія).

При картографуванні (особливо у великих масштабах) для фотограмметричної обробки використовують кадрові аерознімки, отримані камерами з компенсацією поздовжнього зсуву зображення. Перевагу віддають камерам з форматом кадру 23х23 см зважаючи на їх більшу ефективність.

У відношенні кута поля зору камер при створенні топографічних карт і планів, коли потрібно визначати висоти точок місцевості, для плоско-рівнинних територій слід використовувати камери з надширокими () і широкими() кутами зображення,. Для передгірних і гірських територій, забудованої, залісненій місцевості більше підходять камери з нормальними () і вузькими кутами зображення (). При картографуванні міст, особливо з багатоповерховою забудовою, при виборі камери слід враховувати величину зміщення зображення даху будівлі на знімку щодо підстави будівлі внаслідок його висоти. З цієї точки зору, а також з урахуванням підвищених вимог до точності визначення планових координат об'єктів місцевості найбільш придатними є камери з вузькими кутами зображення.

Фотограмметричної обробці знімків передують підготовчі роботи, які включають:

а) збір, вивчення і оцінку вихідних знімальних і картографічних матеріалів, матеріалів польових топографо-геодезичних робіт;

б) робоче технічне проектування процесів обробки знімків;

в) підготовку необхідних матеріалів і вихідних даних;

г) підготовку технічних засобів;

д) підготовку редакційних вказівок;

е) підготовку інженерно-технічного персоналу і виконавців.

Робоче технічне проектування фотограмметричного згущення включає вибір і позначення точок фотограмметричної мережі, а також складання схеми мережі. Опорними даними для фотограмметричного згущення є розпізнані на знімках пункти державної геодезичної мережі та геодезичних мереж згущення, і точки знімальної геодезичної мережі, а також додаткову інформацію, що отримана бортовими приладами безпосередньо при аерофотозніманні.

Схему робіт з фотограмметричного згущення опорної мережі складають по групах трапецій в межах комплектування матеріалів польових топографо-геодезичних робіт. На схему наносять:

а) межі ділянок аерофотознімання, осі маршрутів аерозйомки, вказують номери кінцевих аерознімків, дати аерозйомки, номери використаних на кожній дільниці знімальних камер. На схему вписують характеристики фотокамери (фокусну відстань, координати координатних міток або відстані між ними, координати головної точки);

б) гідрографічну мережу із зазначенням місць польових відміток урізів води і проектованих місць для фотограмметричних визначень (намічаються в 2-2,5 рази частіше, ніж це потрібно для підпису на карті, для того, щоб підвищити точність побудови поздовжніх профілів водотоків);

в) пункти геодезичних мереж і точки знімального обгрунтування з виділенням замаркованих точок і зазначенням якості зображення маркувальних знаків;

г) межі маршрутних мереж і блоків;

д) черговість обробки мереж на ділянці.

При виборі опорних точок необхідно враховувати наступні рекомендації:

- в якості опорних точок для фотограмметричного згущення слід вибирати точки що добре розпізнаються на знімку, значення планових координат і висот яких отримані в процесі польової підготовки знімків або по карті (плану) крупнішого масштабу;

- при суцільний підготовці знімків кількість обраних опорних точок для побудови моделі місцевості в межах площі знімка (стереопари) повинно бути не менше 5. При цьому 4 опорні точки повинні розміщуватися в кутових стандартних зонах, що дозволить найбільш точно визначити елементи зовнішнього орієнтування знімка (стереопари).

Розташування та номери планово-висотних опорних точок оформлюються на контактних відбитках або збільшених фотознімках за результатами польових геодезичних робіт. Для точок, що використовуються в якості опори, виписуються також їх позначки, віднесені до поверхні землі. На ці ж контактні відбитки або збільшені фотознімки наносять межі планшетів (номенклатурних аркушів), на яких потрібно виконати роботи відповідно до редакційно-технічних вказівок.

Вихідними для фотограмметричної обробки є наступні матеріали:

- вихідні негативи і діапозитиви на склі чи фотоплівці що не деформується (якщо це передбачається технологією робіт);

- контактні відбитки на фотопапері або збільшені відбитки в масштабі, близькому до масштабу створюваної карти (плану);

- каталоги координат і висот пунктів державної геодезичної мережі, геодезичних мереж згущення і точок знімальної мережі, отриманих геодезичними методами. На кожну опорну точку у вихідних матеріалах повинні бути присутніми абрис й опис. Координати всіх опорних точок повинні бути задані в тій системі координат (СК-42, СК-95 або в місцевій системі), в якої складається або оновлюється карта (план). В іншому випадку виконується перетворення координат в потрібну систему;

- копія паспорта знімальної камери зі значеннями елементів внутрішнього орієнтування, еталонних координат або відстаней між координатними мітками, відомостями про дисторсію;

- середнє значення висоти фотографування на ділянці або середнього масштабу аерознімків;

- редакційні вказівки і відомчі матеріали картографічного призначення, підібрані за трапеціям; матеріали польового і камерального дешифрування; уточнені фотосхеми або знімки, збільшені до масштабу створюваної карти з підписаними географічними назвами, характеристиками топографічних об'єктів.

В реальних програмах фототріангуляційні мережі створюються двома способами:

- за допомогою спільного зрівнювання повної сукупності геодезичних, фотограмметричних та інших вимірів на всю мережу;

- шляхом попереднього формування окремих частин мережі (одиночних моделей, триплетів, маршрутних мереж) і подальшого об'єднання таких частин в більш велику побудову.

Якість мереж, зрівняних по опорних даних, оцінюється за наступними критеріями:

а) за залишковими розбіжностями фотограмметричних і геодезичних координат на опорних точках;

б) за розбіжностями фотограмметричних і геодезичних координат контрольних геодезичних точок, не використаних при зрівнянні мереж.

Після завершення процесу фототріангуляції складають каталоги координат точок фотограмметричного згущення, елементів зовнішнього (а для цифрових систем - і внутрішнього) орієнтування знімків і проводять оцінку їх точності.

РОЗДІЛ 3. ОЦІНКА ТОЧНОСТІ

На точність виготовлення карт і планів впливають параметри аерофотозйомки, похибки фотограмметричного, креслярського і фоторепродукціонних процесів, помилки опорних і трансформованих точок, технічні характеристики фотограмметричних приладів.

Розглянемо порядок передрозрахунку сумарного впливу основних факторів на планове і висотне положення точок.

m_с =v m₁² + m₂² + m₃² + m₄² + m₅² + m₆²

m₁ - середньоквадратичне похибка нанесення оріентірних точок по координатах на основу,

(m₁ = 0.04мм),

m₂ - середньоквадратична похибка взаємного орієнтування

m₂ = (c f² / p y) * m_q R

с - коефіцієнт рівний 1,3 при f=70мм с=1 при більших фокусних відстанях,

R=m/M - коэффициент редуцирования,

m₃ - середньоквадратична похибка зовнішнього орієнтування моделі котра виражається формулою:

m₃ = 2,5 m_q *m/M,

m₄ - середньоквадратична похибка знімання контурів,

m₅ - середньоквадратична похибка викреслювання контурів,

(m₅ =0,1мм),

m₆ = m_L

mL = Kxy * mpq v n? ,

б) при стереотопографічного методу створення топографічних карт точність висотного положення точок на карті залежатиме від параметрів аерофотозйомки, типів використовуваних приладів, точність проведення та укладання горизонталей. Ця помилка може бути визначена за формулою:

m_н =v m_h1² + m_h2² + m_h3² + m_h4²

в цій формулі:

m_h1 - середньоквадратична похибка точок по висоті, обумовлена точністю взаємного орієнтування моделі, яка в свою чергу може бути визначена за наступною формулою

m_h1 = (c*H_ф*f/ p*y)*m_q

с=0,52 при f=70мм,

с=0,37 при f=100мм,

с=0,25 при f=200мм,

(m_h1= 0.087мм),

m_h2 - середньоквадратична похибка зовнішнього орієнтування:

m_h2 = (H/p)*m_Дp

m_Дp- середньоквадратична похибка вимірювання різниці поздовжніх параллаксов яка становить m_Дp=0,01-0,015мм,

(m_h2 = 0.11мм),

m_h3 - середньоквадратична похибка проведення і укладання горизонталей та по виробничим даним:

m_h3² =1/10 h_сеч

m_h4 - сердьньквадратична похибка висот опорних точок отриманих із фотограмметричного згущення, розраховується за формулою:

m_h4 = K_z* H_ф/b * m_pq v n³ + 19n + 48

mH = 0.15мм.

Порівнюючи отримані значення точності з точністю, отриманої в даній роботі, приходимо до висновку, що отримана точність задовольняє вимогам інструкцій

ВИСНОВКИ

В результаті виконаної роботи мною були освоєні навички з розробки технології створення карт фототопографічними методами. Розроблено , технологічну схема для створення топографічної карти масштабу 1:10 000, виконані всі необхідні розрахунки і опис технологічних процесів, передбачених даною технологією, а також розрахована очікувана точність її створення.

Для обраної технології були розраховані оптимальні параметри аерофотозйомки, необхідна щільність мережі згущення, вибрано і обгрунтовано вибір способу згущення, вивчені процеси створення карти і розрахована очікувана точність її створення.

Особливістю виконання даного курсового проекту є те , що підбір параметрів аерозйомки та виконання багатьох розрахунків доводилося виконувати в кілька наближень перевіряючи на відповідність вимогам точності створення карти.

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА:

Інструкція з топографічного знімання у масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 та 1:500 (ГКНТА-02.04-02-98)

Керівний технічний матеріал з виготовлення та приймання цифрової топографічної карти, Держгеодезкартографія, 2008р.

Основные положения по аэрофотосъемке, выполняемой для создания и обновления топографических карт и планов / Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР, Министерство гражданской авиации, М.Недра, 1982 -16 с.

Фотограмметрия и дистанционное зондирование. Обиралов А.И., Лимонов А.Н., Гаврилова Л.А. - М.: КолосС, 2006.

Размещено на Allbest.ru