Способы получения аэрофотоснимков земной поверхности

Содержание

Введение

1. Аэрофотосъемка и ее основные характеристики

2. Плановая привязка

3. Технология изготовления цифровых ортофотопланов

4. Дешифрирование

5. Использование фотопланов в кадастровых работах

Заключение

Приложение

Введение

Аэрофотогеодезия изучает способы получения аэрофотоснимков земной поверхности и преобразования их в планы и карты местности.

Аэрофотоснимки получают в результате аэрофотосъемочных работ, проводимых с помощью специальных аэрофотоаппаратов, устанавливаемых на самолетах.

Для создания планов и карт по аэрофотоснимкам, применяют методы фотограмметрии.

Фотограмметрия позволяет определить форму, размеры и положение объекта по его фотографическим снимкам. В аэрофотогеодезии объектом является земная поверхность, а геометрическим описанием его - план или карта местности.

По методам обработки аэрофотоснимков и по характеру создаваемой продукции, различают следующие виды съемок:

1) Контурная аэрофотосъемка представляет собой комплекс работ, в результате выполнения которых получают контурный план местности.

2) Комбинированная съемка заключается в изготовлении фотоплана методами контурной аэросъемки и полевой рисовки рельефа на нем, при помощи мензулы и кипрегеля. При съемке рельефа выполняют и дешифрирование, получая в результате всех работ топографическую карту (план) местности.

3) Стереотопографическая съемка решает задачу создания топографической карты (плана) путем камеральной обработки пар перекрывающихся аэрофотоснимков в стереоприборах. В основе стереофотограмметрических методов измерений лежит стереоскопическое зрение. Благодаря стереоэффекту появляется возможность измерять превышения и рисовать рельеф для этого необходимо измерить продольные параллаксы которые предоставляют разность абсцисс одноименных точек измеренных на разных снимках и вычисляются по формуле: p=x-x =b. Где b- базис фотографирования.

Для определения превышения точек аэрофотоснимка особое значение имеет разность продольных параллаксов ?p наблюдаемой точки.

H= (1)

Где h это высота фотографирования.

4) Существует два метода стереотопографической съемки:

- Дифференцированный метод, при котором фотоплан создают методом контурной аэрофотосъемки, а рисовку горизонталей на аэрофотоснимках выполняют при помощи стереоприборов. Затем горизонтали и элементы дешифрирования переносят на фотоплан, получая в результате топографическую карту (план).

- При универсальном методе, на точных универсальных стереоприборах, по парам снимков непосредственно составляют топографическую карту (план) местности.

Также для изучения земной поверхности и происходящих на ней явлений используют дистанционное зондирование.

Дистанционное зондирование - это изучение земной поверхности и происходящих на ней явлений по ее фотографическим изображениям.

Такое зондирование используется при решении многих важных задач, в том числе при изучении природных ресурсов и окружающей среды, а также при оперативном определении состояния сельскохозяйственных объектов. К последнему относится выявление состояния, развития и засоренности посевов, биомассы растительности и др. Использование такой информации позволяет повысить эффективность сельскохозяйственного производства. Применение космической съемки в значительной степени увеличивает оперативность дистанционного зондирования.

1. Аэрофотосъемка. Ее основные характеристики

Аэрофотосъемка заключается в фотографировании земной поверхности с воздуха. Аэрофотосъемку делят на плановую, когда оптическая ось аэрофотоаппарата отклоняется от заданного отвесного положения не более чем на 3? , и перспективную - угол отклонения оптической оси от заданного отвесного положения может достигать 45.

Аэрофотосъемка может быть:

1) Многомаршрутной, когда местность фотографируют путем проложения ряда прямолинейных и взаимно параллельных маршрутов, обычно с востока на запад и с запада на восток. При этом смежные аэрофотоснимки одного маршрута перекрываются между собой на величины продольных перекрытий, а востока на запад и с запада на востокениядухан).фотопланв стереоприборах аэрофотоснимки смежных маршрутов - на величины поперечных перекрытий.

2) Одномаршрутной, когда проводят съемку узкой полосы местности с одного маршрута. В этом случае смежные аэрофотоснимки связанны между собой продольными перекрытиями.

3) Одиночный снимок - когда получают один снимок фотографируемого объекта.

Для аэрофотосъемки применяют различные типы самолетов в зависимости условий задания. При крупномасштабных съемках используют менее скоростные самолеты и аэрофотосъемку ведут с меньших высот. При мелкомасштабном аэрофотографировании применяют более скоростные самолеты и проводят съемку с больших высот.

Аэрофотоаппарат, предназначенный для аэрофотосъемки с целью картографирования территории, называется топографическим. Он представляет собой сложный и высокоточный прибор. Аэрофотоаппарат состоит: из кассеты 4, в которую входит корпус 1 и соединенный с ним конус 2 с объективом 3.

Так как аэрофотосъемку производят с больших высот, камера аэрофотоаппарата рассчитана на постоянную фокусировку объектива на бесконечность, что обеспечивает постоянство размера конуса.

Обычно аэрофотосъемку выполняют в более мелком масштабе по сравнению с заданным масштабом изготовления планов местности. За масштаб аэрофотосъемки принимают масштаб изображения местности на аэронегативе. Если обозначить через 1/m масштаб аэронегатива, через 1/М масштаб изготовленного фотоплана, то отношение знаменателя масштаба аэрофотосъемки к знаменателю масштаба фотоплана будет коэффициентом увеличения.

K=m/M (2)

Чем больше К при заданном 1/М, тем мельче масштаб аэронегатива, и потому снимаемая площадь изобразится на меньшем количестве аэронегативов, что снижает стоимость аэрофотогеодезических работ.

1/m=f/H (3)

f - фокусное расстояние-это расстояние от заданной угловой точки объектива до пленки.

H - высота фотографирования- расстояние от середины объектива фотоаппарата до средней предметной плоскости.

Аэрофотосъемку выполняют с взаимным перекрытием смежных аэронегативов одного маршрута, которое называют продольным перекрытием, и с взаимным перекрытием аэронегативов смежных маршрутов, которое называют поперечным перекрытием. Значение перекрытий выражают в процентах по отношению к стороне аэронегатива и обозначают Рх и Ру. Обычно Рх=60%, а Ру=40%.

Чаще всего аэрофотосъемку выполняют с Рх=60%, и тогда в маршруте имеются не только двойные перекрытия аэрофотоснимков, но и тройные. Такое большое продольное перекрытие необходимо для возможности стереоскопического рассматривания аэрофотоснимков, а также для построения фототриангуляции. При обработке снимка используют только его центральную часть, которую называют рабочей площадью.

Рабочая площадь снимка- это центральная часть снимка, ограниченная средними линиями перекрытий.

Обозначим сторону аэрофотоснимка через l, тогда стороны рабочей площади аэрофотоснимка

Bx=l(100-Px)/100. By=l(100-Py)/100 (4)

S=bx by (5)

Перед составлением задания на аэрофотосъемку выбирают ее основные параметры - масштаб 1/m и высоту H аэрофотографирования, а также величину фокусного расстояния f, которые связаны между собой зависимостью H=fm.

Выбор параметров зависит от изготовляемого материала (контурный план или топографическая карта) и его масштаба 1/М, от рельефа местности и др. Параметры должны быть оптимальными т.е. обеспечивать получение планово-картографического материала необходимой точности с минимальными затратами.

После получения задания подготавливают полетную карту (ее масштаб должен быть в 5-10 раз мельче масштаба съемки), на которую наносят границы участка и взаимно параллельные оси съемочных маршрутов, расстояние между которыми: by=By/Mx, где Мх - знаменатель масштаба карты.

К фотолабораторным работам относят изготовление аэрофотоснимков (контактная печать) и репродукции накидного монтажа.

Полевые фотограмметрические работы состоят из нумерации проявляемых аэронегативов, составления накидного монтажа и оценки качества аэрофотосъемки участка.

Нумерация аэронегативов. Каждый аэронегатив нумеруют с эмульсионной стороны в левом верхнем углу, подписывают рядом с номером дату и шифр аэросъемки. На аэрофотоснимке эти подписи будут получаться в северо-восточном углу. После нумерации аэронегативы направляют в фотолабораторию для изготовления контактной печати.

Составление накидного монтажа. Накидным монтажом называется приближенное соединение контактных аэрофотоснимков перекрывающимися частями для получения непрерывного изображения местности. Накидной монтаж выполняют способом мелькания на деревянных щитах в границах условных или съемочных трапеций государственной разграфки.

Далее проводится оценка фотографического и фотограмметрического качества аэрофотосъемки:

1. Продольные и поперечные перекрытия аэрофотоснимков должны быть соответственно не менее 56% (при заданном перекрытии 60%) и 20%.

2. Прямолинейность маршрутов. На накидном монтаже соединяют прямой линией главные точки крайних аэрофотоснимков маршрута и измеряют расстояние L между этими точками; затем измеряют наибольшее уклонение l главной точки одного из аэрофотоснимков от этой прямой. Относительное уклонение находят по формуле:

n=l*100%/L (6)

Величина уклонения не должна превышать 2% при Н=750 м.

3. Ориентирование сторон аэрофотоснимков определяется углом ц между продольными сторонами аэрофотоснимков и линией, соединяющей их центры. Этот уклон недолжен превышать 5', 7', 10' соответственно при f=100, 140, 200м.

4. Углы наклона аэрофотоснимков можно приближенно определить по показаниям круглого уровня, если они впечатываются в аэронегативы при съемке. При плановой аэрофотосъемке углы наклона не должны превышать 3?.

5. Уклонение от заданной высоты фотографирования определяют по показаниям радиовысотомера или по карте путем измерения и сопоставления расстояний между двумя точками, опознанными на аэрофотоснимках одного маршрута и на карте. Высота фотографирования не должна отличаться от заданной более чем на 3%, а при высоте полета до 1000м- более 30м.

б - угол наклона

Р - плоскость снимка

Е - средняя предметная плоскость

S - центр проекции

Т - основание картины

hi - линия действительного горизонта

i - главная точка схода картины

SO - главный луч

о - главная точка снимка

Sо - главное расстояние, соответствует фокусному

SN - высота центра проекции S, соответствует высоте фотографирования

n - точка надира - это пересечение отвесной прямой, проведенной из центра проекции, со снимком

N - проекция точки надира

с - точка нулевых искажений - это пересечение биссектрисы угла с плоскостью снимка

С - проекция точки нулевых искажений

Точки о, с, n, i - главные точки снимка. Если угол б=0,то точки о, с, n, совпадают.

Элементы ориентирования аэрофотоснимка. Положение аэрофотоснимка относительно сфотографированной местности определяется элементами ориентирования. Они подразделяются на внутренние и внешние.

Элементы внутреннего ориентирования. К ним относят фокусное расстояние аэрофотоаппарата и координаты Х, У, главной точки в прямоугольной системе координат. Значения Х, У малы, поэтому положение точки «о» определяют пересечением прямых, а положение центра проекции S относительно аэрофотоснимка определяют точкой пересечения прямых, соединяющих противоположные координатные метки.

Элементы внутреннего ориентирования обычно известны с высокой точностью. Они определяют пространственное положение связки проектирующих лучей в момент фотографирования. Количество их равно шести.

1, 2, 3 - координаты центра проекции

4 - угол наклона аэрофотоснимка определяет угол отклонения главного луча от отвесной прямой

5 - дирекционный угол направления съемки

6 - угол поворота аэрофотоснимка в своей плоскости

Связь координат соответствующих точек аэрофотоснимка и местности

Х= H/(f - sinб)=х; У=H/(f - sin)=y (7)

Х, У - координаты точки местности

х, у - координаты точки снимка

Наличие угла наклона б вызывает смещение точек наклонного аэрофотоснимка относительно точек горизонтального аэрофотоснимка. Смещение из-за угла наклона происходит по направлениям, идущим из точки нулевых искажений. Величина смещения точки за угол наклона, равна разности расстояний от точки нулевых искажений до соответствующих точек наклонного и горизонтального снимков.

Проанализируем формулу:

1) Смещение тем больше, чем больше угол наклона и чем меньше фокусное расстояние.

2) При данном значении б и f смещение зависит от положения точки на аэрофотоснимке, т.е. от расстояния и угла ц.

3) На линии неискаженных масштабов hchc, смещение равно 0, масштаб на искажается.

4) Точки на главной вертикали имеют максимальное смещение.

5) Точки между линией hсhс и линией действительного горизонта hnhn имеют отрицательное смещение, направленное к точке нулевых искажений, что приводит к уменьшению масштаба в этой части снимка относительно главного.

6) Точки, расположенные между линией hchc и осью перспективы ТТ имеют положительное смещение, направленное от точки нулевых искажений, что приводит к увеличению масштаба относительно главного.

Смещение точек вследствие влияния рельефа. Аэрофотоснимок является изображением местности в центральной, а план в ортогональной проекции. Если угол наклона аэрофотоснимка равен 0, а местность равнинная, то при равенстве масштабов аэрофотоснимок и план совпадают. В случае не равнинного рельефа точки снимка смещаются в ортогональной проекции.

А и Д точки местности, на снимке изображены ао и dо вследствие смещения. Отрезок dоd и аоа - смещение за рельеф, n - точка схода перспектив отвесных прямых называется точкой надира.

Рельеф местности вызывает смещение точек снимка, по направлениям идущим от точки надира.

д=rh/mf=rh/H (8)

где:

r-расстояние от точки надира до искомой точки

h-превышение

m-знаменатель масштаба

f-фокусное расстояние

H-высота фотографирования

Анализируя формулу можно сказать:

1) Смещение от рельефа равно 0, когда точки местности располагаются на плоскости (Е) или ее изображение совпадает с точкой надира.

2) Влияние смещения тем больше, чем больше превышение и расстояние до точки.

3) Величина смещения за рельеф уменьшается с увеличением высоты фотографирования.

4) При положительных превышениях точки аэрофотоснимка смещаются от точки надира, а при отрицательных к точке надира.

5) Плоскость (Е) выбирается так, чтобы смещение за рельеф было наименьшим.

6) Знак смещения зависит от знака превышений.

Масштабы снимка. Если аэрофотоснимок горизонтален, то он имеет постоянный масштаб равный главному.

1/m=f/H=x/X=y/Y=const (9)

Если же появляется угол наклона аэрофотоснимка, то снимок становится разномасштабным.

Для того чтобы работать со снимком, введены понятия среднего и частного масштабов. Масштаб в данной части снимка называется частным. Он определяется с помощью двух взаимно перпендикулярных базисов, измеренных на аэрофотоснимке и на местности. На равнинной местности в двух противолежащих углах рабочей площади снимка определяют частные масштабы с помощью коротких базисов (2 - 3 см), и берут среднее из знаменателей этих масштабов. Это и будет средним масштабом снимка. На равнинной местности обычно средний масштаб практически равен главному. Средний масштаб равнинной местности можно высчитать с помощью неискаженных отрезков, как отношение длины неискаженных отрезков на снимке к его длине на местности.

В настоящее время наиболее востребованная космическая съемка.

Космическую съемку поверхности Земли проводят с пилотируемых космических аппаратов, орбитальных станций и беспилотных искусственных спутников Земли.

Съемку можно выполнять со спутников Земли, находящихся на геостанционарных орбитах. При этом варианте съемки положение спутника относительно поверхности не изменяется, так как его угловая скорость движения равна угловой скорости движения земной поверхности. При съемке с геостанционарных спутников получают информацию об одной территории практически в любое время. Результаты съемки можно использовать для мониторинга этой территории с различным временным интервалом.

Технические средства получения космических снимков аналогичны фотографическим системам, применяемым при аэрофотосъемке. Существуют топографические фотокамеры и дешифровочные.

2. Плановая привязка

Привязка аэрофотоснимков заключается в опознавании на них точек местности и в геодезическом определение координат этих точек.

Если определяют плоские координаты Х, У точек местности, такую привязку называют плановой, при определении только высот Z, привязку называют высотной, а при определении всех трех координат Х, У, Z, планово - высотной.

Плановую привязку производят для изготовления контурных планов, а высотную и планово - высотную для изготовления топографических карт (планов).

Опознанная на аэрофотоснимке контурная точка, координаты которой на местности получены в результате привязки, называется опорной точкой, или опознаком.

Плановая привязка делится на сплошную, используемую непосредственно для трансформирования, и разреженную - для редуцирования плановой фототриангуляции. При сплошной привязке на каждый аэрофотоснимок определяют четыре опорные точки, расположенные по углам рабочей площади. В случае разреженной привязки каждую секцию маршрута из нескольких аэрофотоснимков обеспечивают тремя - четырьмя опорными точками. Обычно применяют экономически более выгодную разреженную привязку.

Комплекс работ по разреженной плановой привязке, состоит из разметки зон расположения опорных точек, выбора и оформления на аэрофотоснимках и местности этих точек, геодезического определения их координат.

При разреженной плановой привязке опорные точки должны располагаться в определенном порядке, обеспечивающем необходимую точность фототриангулирования. Поскольку надежный выбор этих точек возможен лишь при слиянии аэрофотоснимков с местностью, до выхода в поле на них производят разметку зон, в пределах которых должны выбираться опорные точки. Зона собой представляет кружок диаметром 2 - 3 см. К ее размещению предъявляют следующие требования:

1. В пределах зоны должно быть несколько контурных точек. Это позволит выбрать наиболее подходящую в качестве опорной точки.

2. Расстояние между опорными точками вдоль маршрута должно обеспечивать построение фототриангуляции с нужной точностью. Указанное расстояние, выраженное количеством базисов, вычисляется по соответствующим формулам, например, в случае использования графической фототриангуляции по формуле Г.П. Жукова.

m=0.25Ktb(me/p')vn3+11n+34 (10)

Где Кt - коэффициент трансформирования;

b - средняя длина базиса;

n - число базисов между крайними опорными точками;

р'= 3438.

3. Зоны следует располагать на поперечных перекрытиях аэрофотоснимков, что уменьшает количество опорных точек и повышает точность фототриангуляции.

При разметке зон используют аэрофотоснимки, репродукции накидного монтажа с рамками трапеций, топографическую карту с пунктами геодезического обоснования. Выбранные зоны наносят на аэрофотоснимки и репродукции накидного монтажа.

Пользуясь репродукцией накидного монтажа и аэрофотоснимками с нанесенными зонами привязки, находят на местности расположение данной зоны. Сличая аэрофотоснимки с местностью, выбирают в пределах зоны опорную точку, удовлетворяющую следующим требованиям:

1. Опорная точка должна являться контурной точкой, бесспорно опознаваемой на местности и на всех аэрофотоснимках, на которые она попадает. Ошибка опознавания на местности не должна превышать 0.1мм в масштабе создаваемого плана.

2. Опорная точка должна быть удобной для проведения геодезических измерений.

3. Высота объекта используемого в качестве опорной точки не должна вызывать смещения за рельеф на аэрофотоснимке не более 0.1 мм.

В качестве опорной точки выбирают четкие контурные точки, которыми могут служить углы изгородей, перекрестки дорог и др. Выбор опорных точек производят весьма тщательно, проверяя правильность опознавания по ближайшим контурам.

С целью проверки опознавания опорных точек проводят выборочный контроль.

После выбора опорной точки приступают к определению ее геодезических координат, используя для этого заранее отрекогносцированные пункты геодезического обоснования. В зависимости от конкретных условий при определении координат могут быть применены следующие геодезические способы:

1. Прямая, обратная и комбинированная засечки. Прямую засечку опорной точки выполняют не менее чем с трех пунктов триангуляции; наиболее выгодную обратную засечку - не менее чем по четырем пунктам и комбинированную по трем пунктам.

2. Способ триангуляции в виде вставок между существующими пунктами триангуляции систем треугольников, геодезических четырехугольников и др.

3. Полярный способ.

4. Полигонометрический способ, осуществляемый продолжением теодолитных ходов между пунктами триангуляции. Опорные точки включают в число станций теодолитного хода.

В открытой равнинно - пересеченной местности применяют способы засечек, триангуляции и полярный, в равнинной закрытой местности - полигонометрический способ. Полярный способ используют в случаях расположения опорных точек в непосредственной близости к пунктам геодезического обоснования.

В случаях привязки способами засечек или триангуляции предельное расхождение координат, вычисленных из различных вариантов, не должны превышать 5м при съемке в масштабе 1:25000 и 2м при съемке в масштабе 1:10000.

Линейные невязки в теодолитных ходах, проложенных между пунктами триангуляции, не должны превышать 10м при съемке в масштабе 1:25000 и 4м при съемке в масштабе 1:10000.

После завершения привязки ее передают в камеральное производство для дальнейшей обработки.

После выбора опорной точки ее накалывают тонкой иглой только на одном аэрофотоснимке. На его обратной стороне обводят накол и рядом подписывают номер опорной точки, совпадающий с номером снимка. В стороне от накола в светотенях фотоизображения составляют абрис опорной точки, в два, три раза более крупном масштабе по сравнению с аэрофотоснимком.

Абрис служит для правильной наколки опорной точки на аэронегативах.

На лицевой стороне аэрофотоснимка опорную точку обводят красным кружком диаметром 1см и тем же цветом подписывают ее номер. На местности опорную точку закрепляют колом и окапывают его канавой.

3. Технология изготовления цифровых ортофотопланов

Ортофотоплан - это фотографическое изображение участка местности, составленное на точном геодезическом обосновании и полученное преобразованием аэрофотоснимков из центральной проекции в ортогональную дифференциальным ортофототрансформированием.

В данной схеме технической базой является автоматизированная система кадастрового картографирования.

Отличительная особенность данной технологии - использование стереоскопической обработки снимков, при которой в полной мере учитывается рельеф местности. Методы цифровой фотограмметрии позволяют организовать процесс изготовления ортофотопланов с требуемой точностью, но с меньшими материальными, трудовыми и временными затратами.

Рассмотрим основные этапы создания ортофотопланов.

Полевая маркировка представляет собой процесс установления на местности искусственных опорных знаков (опознаков).

Маркировку искусственными опознавательными знаками выполняют на местности, где нет естественных контуров, уверенно опознаваемых на снимках. Эту работу проводят до аэрофотосъемки. На местности роют не глубокие канавы, наносят линии известью или используют иные материалы. Форма опознавательного знака может быть различной: крест, квадрат и т. п. Размер знака зависит от масштаба получаемых снимков. Маркировку осуществляют в заранее намеченных зонах, удовлетворяющих требованием фотограмметрической обработки снимков. Для облегчения нанесения границ маркируют сохранившиеся поворотные пункты границ землепользований.

Масштаб аэрофотосъемки, высоту фотографирования рассчитывают таким образом, чтобы обеспечить необходимую точность определения плановых и высотных координат.

При разреженной привязке снимков опорные точки располагаются в углах и в центре маршрута или блока.

Фотограмметрическая обработка включает: сканирование снимков и создание библиотеки цифровых изображений на магнитных носителях, ввод необходимых данных для обработки снимков, маршрутную или блочную фототриангуляцию, создание цифровой модели местности, ортофототрансформирование, изготовление электронного ортофотоплана. Потребителю ортофотоплан передают в растровой или векторной форме на магнитном или бумажном носителе.

Фототриангуляцией называется камеральное фотограмметрическое сгущениепизготовление электронного ортофотоплана.имков, маршрутную или блочную фототриангуляцию, создание цифровой модели местности орт съемочного геодезического обоснования, производимое по аэрофотосъемкам. В результате такого сгущения получают координаты точек местности, используемых в качестве опоры при создании по аэрофотоснимкам планов и карт этой местности. В зависимости от решаемой задачи применяют пространственную или плановую фототриангуляцию.

4. Дешифрирование

При изготовлении сельскохозяйственных и топографических планов и карт аэрофотогеодезическими методами содержание объектов местности устанавливают с помощью дешифрирования фотоизображения.

Дешифрирование заключается в распознавании на фотоизображении объектов местности, которые подлежат нанесению на план или карту, выявлении их границ, качественных и количественных характеристик и вычерчивании полученных результатов условными знаками.

При дешифрировании должно быть установлено название объектов и населенных пунктов.

Дешифрирование играет важную роль в изучении земной поверхности и происходящих на ней явлений по фотоизображению.

Информационные свойства аэрофотоснимков. Аэрофотоснимок представляет собой световую запись информации об объектах местности, предельно - возможное количество информации будет получено в том случае, если соседние элементы будут отличаться по тону и по цвету (если снимок цветной).

Предельно - возможное количество информации называется информационной емкостью съемочной системы, она характеризует потенциальные возможности съемочной системы. Реальный снимок несет значительно меньшую информацию.

Количество информации на реальном снимке называется объемом информации. Объем информации зависит от отражательной способности объекта, на которую влияет состояние растительного покрова, влажность объекта, рельеф, время дня и года.

Достаточен ли объем информации определяют, используя разрешенную способность аэрофотоснимка.

R=0.5d (11)

где d-наименьшая толщина линии, различаемая на изображении.

На местности значению d соответствует величина

D=dm=(M*Kt)/2R (12)

где m-масштаб негатива, М-масштаб плана, Kt-коэффициент трансформирования.

Классификация и методы дешифрирования. От точности, достоверности и полноты дешифрирования зависит качество изготовляемого плана.

Существуют следующие методы дешифрирования:

1. Визуальный метод - наиболее распространен, при нем исполнитель, рассматривая и логически анализируя изображение, производит дешифрирование.

2. Машинно-визуальное дешифрирование-это дешифрирование с помощью машин, которые преобразуют изображение для облегчения дешифрирования.

3. Автоматизированное дешифрирование - при котором изображение считывается машиной, а затем анализируется исполнителем.

4. Автоматическое - когда весь процесс выполняется машиной.

Визуальный и машинно-визуальный методы в принципе не отличаются друг от друга, но машина получает дешифрированные признаки в цифровом виде и использует при этом количественные показатели, тогда как человек при визуальном дешифрировании использует качественные характеристики, позволяющие произвести дешифрирование более полно, т.к. некоторые дешифрировочные признаки не могут быть представлены в цифровом виде.

Визуальное дешифрирование делится на:

1. Полевое - это дешифрирование, осуществляемое путем сравнения фотоизображения с местностью. Оно наиболее достоверно, но мало производительно и носит сезонный характер. При полевом дешифрировании наносят не отобразившиеся контуры. Они появляются либо из-за малого их размера, или из-за того, что они появились после аэрофотосъемки. Все способы нанесения не изобразившихся контуров основаны на использовании хорошо опознаваемых на снимке элементов ситуации, которые являются опорной для нанесения.

Способы нанесения неизобразившихся элементов местности:

1) Способ линейных засечек

2) Способ промеров

3) Способ вспомогательных точек

2. Камеральное - без выхода в поле, путем анализа изображений с применением дополнительных материалов, несущих информацию о местности. Камеральное дешифрирование недостаточно надежное и полное, особенно для сельскохозяйственных объектов.

3. Комбинированное - это сочетание камерального и полевого.

При дешифрировании на фотоизображении объектов местности используют совокупность прямых и косвенных дешифрировочных признаков.

К прямым относятся: форма, размер, тон и текстура изображения.

Форма - многие объекты, связанные с деятельностью человека имеют правильную геометрическую форму. Криволинейную форму имеют реки, овраги. На аэрофотоснимке они сохраняют свою форму, но форма не определяет содержание. Одновременно с формой используют размер, он зависит от масштаба, который известен хотя бы примерно, что позволяет находить объекты на фотоизображении.

Тон - зависит от отражательной способности объектов местности. В более светлых тонах отображаются на снимке сухие дороги, песчаные отмели, освещенные стороны крыш. В серых тонах - пахотные земли, более темные - лесные массивы, реки, озера.

Текстура - это его рисунок. Массив приусадебных участков имеет мозаичный рисунок, лесные угодья - зернистую структуру.

Вспомогательным признаком является тень, падающие тени отображают форму объекта. Эти свойства используют при дешифрировании изгороди, отдельных столбов, деревьев. Однако падающие тени нередко закрывают смежные объекты, что затрудняет дешифрирование.

Косвенные признаки возникают из закономерности взаимного расположения объектов местности. Например, если дорога соединяет два населенных пункта, ее относят к проселочной, а если обрывается в поле, то к полевой. Дешифрирование производят на аэрофотоснимках, фотосхемах и фотопланах.

Для оценки качества дешифрирования существует два понятия: точность и достоверность.

Достоверность - это погрешность опознавания.

Точность - это с какой погрешностью наколоты точки границ и проведены границы земельных участков.

Точность зависит от масштаба фотоплана, четкости изображения и точности положения вычерченных границ относительно объектов. Точность границ на фотопланах от 0.1 до 0.5 мм.

5. Использование фотопланов в кадастровых работах

Задачи, решаемые с помощью материалов аэро- и космической съемки в целях землеустройства, земельного кадастра, можно разделить на несколько категорий:

1) Создание базовых карт и планов состояния и использования земель и на их основе получение различных тематических карт. Базовые и тематические карты служат:

- для межевания, инвентаризации и кадастровой оценки земель различного назначения. В понятие инвентаризация включены процедуры, выполняемые на начальном этапе работ, когда можно ограничиться картографическим представлением кадастровых планов в виде план схемы в ограниченной точности;

- оценки эффективности использования земель сельскохозяйственного профиля, городских территорий и других направлений;

- обеспечения получения оперативной земельно - кадастровой информации;

- проектирования перспективного развития территорий поселений, городов и т. п.

2) Выполнение государственного мониторинга земель. Государственный мониторинг земель - система наблюдений за состоянием и использованием земель и информационного обеспечения государственного земельного кадастра, землеустройства. Мониторингу подлежат все земли независимо от категорий земель, форм собственности на землю, ее целевого назначения и характера использования.

3) Выявление, мониторинг и прогнозирование экологических изменений земель.

Дистанционные методы зондирования земной поверхности позволяют получать сведения об объектах путем регистрации электромагнитных излучений при помощи приборов, устанавливаемых на летательных аппаратах. В зависимости от видов носителей методы дистанционного зондирования подразделяют на аэрометоды и космические методы.

Существует два основных направления дистанционного зондирования, ориентированные на получение и анализ изображения и на число.

Дистанционные методы зондирования разделяют на активные и пассивные.

В пассивных методах зондирования дистанционные средства фиксируют электромагнитные волны.

При активных методах на борту носителей устанавливают аппаратуру, излучающую сигналы и принимающую эти же сигналы, отраженные от поверхности Земли.

Материалы дистанционного зондирования широко применяют в различных отраслях науки и практики, которые непосредственно связаны с изучением, поиском и эксплуатацией природных ресурсов в научных, изыскательских и проектных организациях и ведомствах использующих информацию о ресурсах и природных условиях для решения конкретных практических задач.

Фотопланы изготовленные из аэрофотоснимков с помощью самолетов ТУ-134 с высоты 10 км фотоаппаратами, имеющими фокусное расстояние объектива 1 м, на этих фотопланах изображены сельские населенные пункты.

Сельские фотопланы выпускают в масштабе 1:2000 на листах фотобумаги 50*60 см. один такой лист покрывает на местности прямоугольник 1*1,2 км, что составляет 120 га. В центральных регионах России в пределах такой площади редко встречается перепад рельефа более 40 м, то есть +20 м (-20 м) от его средней предметной плоскости. В результате смещение за рельеф незначительно и обеспечивается точность фотоплана +1% (-1%).

Сельские фотопланы называются свободными, т.к. они изготавливаются без использования опорных точек имеющих геодезические координаты.

Установление границ можно выполнять со значительно большей во всех отношениях эффективностью аэрофотогеодезическими методами. На фотоплане или аэрофотоснимке фотографически отображаются детали местности с незначительными ошибками взаимного положения смежных элементов ситуации. Это позволяет с достаточной точностью выполнять просто и быстро полевое определение на фотоизображении положения не изобразившихся граничных пунктов. Положение каждого определяемого граничного пункта получается на фотоизображении независимо друг от друга, что освобождает результаты таких работ от накопления ошибок, неизбежных при геодезическом их определении. Кроме того, положение каждого поворотного пункта границы в процессе его определения контролируется, и он получает наиболее точное положение относительно ближайшей ситуации.

Линейные и угловые измерения необходимы для обмера земельных участков и вычисления площадей. Между опознанными точками на фотоплане измеряют длину отрезка l, и зная масштаб вычисляют длину отрезка на местности L. Поскольку

1/ m=l/L, moL=lm (13)

где m-знаменатель масштаба плана

Перед определением длины линии на местности по ее длине на фотоплане и масштабу проводят контроль масштаба фотоплана. Для этого измеряют расстояние между двумя достаточно хорошо опознаваемыми точками на фотоплане и на местности и вычисляют масштаб. Если ?m не более 1/100 или 1%, то точность масштаба считают допустимой и пользуются масштабом 1/2000. если ?m больше 1/100, то берут вычисленное значение масштаба. Величину m следует проверить в нескольких местах фотоплана. Разномасштабность снимка, вызванная углом наклона и рельефом местности затрудняет, а иногда делает невозможным процесс определения площадей по снимку. Если же определение площадей ведется по фотопланам, то их можно вычислить традиционным способом с помощью планиметра, палеток или разбивая площадь на простейшие фигуры и вычисляя по формулам математики. В таком случае точность определения площади земельного участка определяется по формуле:

?Р=?LvРv(1+K2)/2К (14)

где ?Р - погрешность определения площади

Р - площадь

?L - погрешность длины стороны участка

К - коэффициент вытянутости участка (длина-ширина).

Сельские фотопланы используют для создания кадастровых планов населенных пунктов. В этом случае должна быть выполнена:

1) Геодезическая привязка: согласно инструкции по межеванию земель в каждом населенном пункте должна быть создана сеть межевых знаков постоянной сохранности и определенны их геодезические координаты со средней погрешностью не более 0.1 м относительно ГГС. Межевые знаки стремятся разместить так, чтобы их можно было распознать на фотоплане, непосредственно или путем инструментального дешифрирования.

Таким образом, на отдельных участках фотоплана получают опознаки, которые используют для коррекции масштаба.

2) Компьютерная обработка. Преобразовать сельский фотоплан с данными дешифрирования, инвентаризации земель и привязки опознаков в кадастровый план можно с помощью компьютерных средств входящих в состав рабочих мест различных геоинформационных систем (ГСИ).

Использование фотоплана в кадастровых работах рассмотрено на примере землеустроительного дела по межеванию - установлению (восстановлению) границ земельного участка.

Была выполнена теодолитная съемка участка. Во время подготовительных работ и рекогносцировки местности были установлены реперы 104 и 107 которые использовались для привязки съемочного обоснования для съемки границ участка.

Съемочным обоснованием служил висячий ход от знаков опорно - межевой сети. Используемая система координат СК-76. Съемка произведена методом полярных координат, при проведении полевых измерений использовался электронный тахеометр SOKKIA SET6 и мерная стальная лента. На основании полевых материалов проведена камеральная обработка данных с использованием фотоплана на котором были уточнены границы земельного участка. Был произведен расчет площадей.

Камеральная обработка материалов полевых измерений проведена в автоматизированном режиме с помощью компьютерных программ. В результате всех работ было оформлено землеустроительное дело.

В настоящее время результаты кадастровых работ включают план земельного участка. Комплектуется в «Межевом плане».

Содержание межевого плана:

1) Заявление землепользователя.

2) Пояснительная записка.

3) Задание по межеванию.

4) Акт согласования границ.

5) Правоустанавливающие документы.

6) Схема расположения объекта.

7) План границ земельного участка.

8) Технический отчет по топографо - геодезическим работам.

9) Акт сдачи пунктов на наблюдение за сохранностью.

10) Акт контроля и приемки работ.

Заключение

В дипломной работе были рассмотрены вопросы, связанные с использованием фотопланов в кадастровых работах.

В частности дано определение аэрофотогеодезии и перечислена сущность аэрофотосъемок. Описаны характеристики аэрофотосъемок: фокусное расстояние, высота фотографирования, элементы центральной проекции, элементы ориентирования, масштабы аэрофотоснимков. Рассказано о смещении точек вследствие угла наклона и рельефа.

Также рассмотрены особенности плановой привязки фотопланов, приведены способы определения координат.

Рассмотрен процесс дешифрирования, его методы и классификация, приведена оценка качества дешифрирования.

Изложен порядок технологии изготовления цифровых ортофотопланов.

Также рассмотрено использование фотопланов при установлении границ населенных пунктов, определении размеров и площадей земельных участков, при создании кадастровых планов. Описан порядок работ и перечислены документы содержащиеся в землеустроительном деле.

Список используемой литературы

1. Инструкция по топографической съемке в масштабах 1:5000; 1:2000; 1:1000; 1:500 М. «Недра» 1985 г.

2. Руководство по топографическим съемкам в масштабах 1:5000; 1:2000; 1:1000; 1:500. «Наземные съемки» М. «Недра» 1977 г.

3. А. И. Обиралов и др. «Фотограмметрия» М. «Колос» 2001 г.

4. С. П. Глинский «Геодезия» М. «Картгеоцентр - Геодезиздат». 1995 г.

5. А.И. Обиралов и др. «Фотограмметрия и дистанционное зондирование» М. «Колос» 2006 г.