Создание топографической карты масштаба 1:10000

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский Государственный Университет Геодезии и Картографии

МИИГАиК

Кафедра Фотограмметрии

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему:

«Создание топографической карты масштаба 1:10000»

Проект разработал студент ГФIII-2 (КГС) Уколова О.В.

Проект принял профессор КФ Дубиновский В.Б.

Москва 2007

1. Задание и исходные данные

1. Разработать, экспериментально проверить и оценить технологию создания топографической карты заданного района. Изучить по аэрофотоснимкам картографируемую территорию и установит требования к точности создаваемой карты, фотограмметрическим сетям и съемке рельефа и контуров.

2. Обосновать параметры аэрофотосъемки (H, f, m, p, q)

3. Обосновать общую технологическую схему создания топографической карты.

4. Разработать технический проект пространственной фототриангуляции, включающий:

выбор способа построения фотограмметрической сети и основных процессов;

обоснование количества и расположения опорных точек (расстояние между ними), точность определения координат опорных точек;

обоснование количества и расположения: связующих, трансформационных, контрольных, подписных точек;

схему расположения снимков и точек.

5. Обосновать технологию построения фотограмметрической сети и допуски при:

измерении снимков (из двойных измерений, между стереопарами);

анализе результатов построения сети - остаточные поперечные параллаксы, расхождения между стереопарами на связующих точках (по измеренным координатам точек снимков и пространственным координатам точек сети ), расхождение на опорных и контрольных точках.

6. Обосновать технологию съемки рельефа и контуров на универсальных стереофотограмметрических приборах, трансформирования снимков и создания фотоплана (если эти процессы входят в разработанную технологию ), технологию контроля качества работ и допуски (точность установки снимков, трансформирования, монтажа фотоплана, определения мест нулей шкал прибора, остаточные поперечные параллаксы, невязки на опорных и контрольных точках, методика контроля качества нанесения контуров и рельефа.

7. Произвести построение фотограмметрической сети и съёмку рельефа и контуров. Оценить качество выполнения всех процессов, сравнить его с допусками и сделать вывод о качестве сети и созданной карты.

Исходные данные:

1. Аэроснимки

2. Координаты опорных и контрольных точек.

2. Характеристики района съёмки по снимкам

Местность всхолмленная со средними превышениями в пределах стереопары h_ср.=12 м и углами наклона не более 1?. Формы рельефа плавные, с наличием не больших промоин и оврагов на северной части стереопары

Контурная часть представлена населенным пунктом сельского типа, от населенного пункта в направлениях север и юго-запад идет грунтовая улучшенная дорога, а также множество проселочных дорог соединяет населённый пункт с пашнями и с небольшим лесным массивом на западной и на юго-восточной части стереопары.

В среднем контуристость местности невысокая, местность открытая.

3. Требования к точности карты и основных процессов её создания

а) Требования к точности карты масштаба 1:10000

Район съёмки	Высота сечения рельефа горизонталями, м	Ср.погрешность съёмки рельефа
		в долях сечения	в метрах
Плоскоравнинные с углом наклона местности до 1?	1,0	1/4	0,25
Равнинные с углом наклона местности от 1? до 2?	2,0	1/3	0,66
Равнинные пересеченные и всхолмленные с углами наклона местности от 2? до 6?	2,0(2,5)	1/3	0,66(0,8)
Горные и предгорные	5,0	1/3	1,67

б) Требования к фотограмметрическим сетям.

Точность точек карты может быть представлена в виде:

m_Xk=v(m²_Xтпп+m²_Xфс+m²_Xс)

m_Yk=v(m²_Yтпп+m²_Yфс+m²_Yс)

m_Zk=v(m²_Zтпп+m²_Zфс+m²_Zс)

где точность выражена в средних квадратических ошибках:

m_Xk, m_Yk, m_Zk - точность точек карты,

m_Xтпп,m_Yтпп, m_Zтпп - точность точек полевой подготовки снимков,

m_Xфс, m_Yфс, m_Zфс - точность точек фотограмметрической сети,

m_Xс, m_Yс, m_Zс - точность съёмки ( создания карты).

Для нашего случая m_Xk= m_Yk=0,5мм в масштабе карты (5м), m_Zk=0,6м.

Положив m_Xфс= m_Xс, m_Yфс= m_Yс, m_Zфс= m_Zс и потребовав, чтобы m_Xтпп, m_Yтпп,m_Zтпп составляли менее 1/3 ошибок m_фс и m_с ,чтобы ими можно было пренебречь, получим:

m_Xk=m_Xфс v2,

m_Yk=m_Yфс v2,

m_Zk=m_Zфс v2.

Отсюда: m_Xфс=m_Xk /v2=0,5мм/v2=0,35мм,

m_Yфс=m_Yk /v2=0,5мм/v2=0,35мм,

m_Zфс=m_Zk /v2=0,6мм/v2=0,43м.

Точность определения координат точек полевой подготовки снимков:

m_Xтпп=1/3 m_Xфс?0,35мм/3?0,1мм

m_Yтпп=1/3 m_Yфс?0,35мм/3?0,1мм

m_Zтпп=1/3 m_Zфс?0,43мм/3 ? 0,15м ? 0.1высоты сечения рельефа.

4. Обоснование параметров аэрофотоснимков

а)Определим параметры H, f, m используя приближенную формулу:

дh=(H/p) дp =(mf/p) дp,

где дh - точность высот подписных точек карты,

H - высота фотографирования,

p - продольный параллакс - в данном случае базис фотографирования, который характеризует формат снимков ( при формате 18на18см, p?70-75мм),

дp - разность продольных параллаксов - в данном случае точность измерения снимков (исходя из наличия приборов, на которых будет производиться обработка снимков),

m - знаменатель масштаба снимков - m= H/ f,

f - фокусное расстояние снимков.

Последовательно определяем H, f, m, а ниже проверяем соответствие этих параметров решаемым задачам и уточняем их.

H = ( дh/ дp)* p= (0.43/0.02)*70=1500м

f = ( дh * p)/( m *p)=(0,43*70)/(1500*0,02)=0,1003м=100мм

m = H /f=1500/0,1=15000

б)Продольное (p) и поперечное (q) перекрытия снимков определим по формулам:

p=60+h/(H-h)*40=60+12/(1500-12)*40=60%,

q=30+h/(H-h)*70=30+12/(1500-12)*70=30%,

где h - превышения точек местности,

H - высота фотографирования.

5. Технологическая схема создания карты масштаба 1:10000

Имеются снимки: m=15000, f=100, H=1500м

Выявили:

а) возможность камерального дешифрирования снимков;0,2мм, т.е. например на снимках масштаба 1:15000 можно камерально опознавать компактные объекты, размеры которых на местности не менее 3м. Большинство объектов картографируемой территории (дома, улицы) имеют размеры более 3м. И лишь отдельные предметы (например, колодцы) менее 3 м. По снимкам масштаба 1:10000 можно дешифрировать все объекты, однако объём работ при этом резко возрастает.

б) возможности создания фотоплана;

чтобы обеспечить точность планового положения точек карты, необходимо, чтобы смещения точек на трансформированном снимке вследствие влияния рельефа не превышали 0,4см в масштабе создаваемой карты.

Дr = r,мм*h,м/H,м =r,мм*h,м / f,мм*m=75*15/1500=0.75cм

где r - расстояние от точки надира до наиболее удаленной от неё, но находящейся в рабочей зоне аэроснимка (для снимков формата 18на18 см r обычно принимают равным 75 мм).

Следовательно, создание фотоплана путём трансформирования снимков на одну плоскость невозможно.

в) возможность построения фотограмметрических сетей и создания карты (если m=15000,f=p=100мм).

Точность определения высот, положив Дp=0.02мм, получим:

m_h=(H/p)* Дp=(1500/100мм)*0,02мм?0,3м.

На основании выполненных расчетов установим:

1.Фотограмметрические сети строить по снимкам масштаба 1:15000. Отметки высот точек, подписываемых на карте, определять из фототриангуляции, а не в процессе съёмки.

2.Дешифрирование снимков производить по залету в масштабе 1:15000 с использованием снимков крупного масштаба.

3. Съёмку рельефа производить, в основном, по снимкам масштаба 1:15000 на ЭВМ.

3.Съёмку рельефа и контуров производить на чистой основе, т.к. трансформировать снимки масштаба 1:15000 на одну плоскость нельзя, а трансформировать снимки путем дифференциального трансформирования нецелесообразно, т.к. резко увеличивается объём работ по их трансформированию. Кроме того, эффективность их использования будет невысокой вследствие того, что на местности имеется сравнительно большое количество только крупных объектов.

Вывод:

На основании изложенного из двух методов создания топографических карт выбираем стереотопографический. Поэтому предлагается следующая технологическая схема создания карты стереотопографическим методом:

1) Аэрофотосъёмка.

Аэрофотосъёмка масштаба 1:15000, f=100 мм для построения сетей и съёмки рельефа, а также дешифрирования снимков.

2) Полевая подготовка снимков.

- определение координат точек полевой подготовки снимков (опознаков ) и опознавание их на снимках масштаба 1:15000.

-дешифрирование снимков масштаба 1:15000

3) Построение маршрутных фотограмметрических сетей.

Способ построения сетей - способ независимых моделей, т.к. они применяются на производстве. Измерение снимков производить на стереокомпараторе СК1818 (m_x=m_y=0.02 мм, m_p=m_q=0.005 мм).

4) Съёмку рельефа и контуров производить на универсальном стереофотограмметрическом приборе СПР-3 (в процессе съёмки производить дешифрирование снимков).

5) Подготовка оригинала карты к изданию.

6. Техническое проектирование пространственной фототриангуляции

А.Расчет геодезического обоснования.

1) Точность фотограмметрических сетей зависит от параметров съёмки (m, f, H, p, q), точности измерения снимков (m_x, m_y) на стереокомпараторе и от количества и расположения опорных точек. Из выполненного выше анализа следует, что параметры снимков соответствуют требованиям высокоточного построения сети; для измерения используем стереокомпаратор СК 1818 (m_x=m_y=0.02 мм, m_p=m_q=0.005 мм).

Точность определения точек полевой подготовки мы установили. Следовательно, точность сети в нашем случае будет зависеть от количества и расположения опорных точек.

2) С целью решения этого вопроса рассмотрим ошибки снимков и законы их исключения. Ошибки снимков разделяют на две группы:

- случайные ошибки (ошибки измерения снимков и построения фотоизображения)

- систематические ошибки (ошибки, вызванные остаточным влиянием дисторсии объектива съёмочной камеры, деформации фильма и др.).

Из теории фотограмметрии известно, что накопление случайных ошибок в сети происходит по следующему закону:

m_Xфс=0.27 m m_qn₁^3/2

m_Yфс=0.14 m m_qn₁^3/2

m_dфс=0.30 m m_qn₁^3/2 (1)

m_Zфс=0.23 m (f/b) m_qn₂^3/2 = 0.23 H/b m_qn₂^3/2

где

m_Xфс, m_Yфс, m_Zфс - средние квадратические ошибки координат точек сети, ориентированной по опорным точкам, расположенным в концах маршрута;

m - знаменатель масштаба снимков;

m_q - точность измерения снимков;

n₁ - расстояние между плановыми опорными точками, выраженное в базисах фотографирования (стереопарах);

n₂ - расстояние между высотными опорными точками, выраженное в базисах фотографирования (стереопарах);

m_Zфс m_Xфс m_Yфс m_Zфс

- планово-высотные опорные точки

- высотные опорные точки

x - “слабое” место сети

Зная заданную точность построения сети (m_Xфс, m_Yфс или m_dфс, m_Zфс) и записав уравнения (1) относительно n₁ и n₂ получим:

n₁ = (m_Xфс/(0.27 m m_q)) ^2/3 или

n₁ = (m_dфс/(0.3 m m_q)) ^2/3(2)

n₂ = (m_Zфс/(0.23 m (f/b) m_q)) ^2/3

n₁=(0.35/(0.27*0.005)^2/3 =40

n₂=(0.43/(0.23*15000(100/70)*0.005))^2/3?1

можем рассчитать расстояние между опорными точками в зависимости от накопления случайных ошибок.

Накопление систематических ошибок рассмотрим на примере дисторсии, которая характеризуется коэффициентом е:

д_Xфс= -1/4 m f² е b n₁²

д_Zфс= -1/4 m f³ е b n₂²

Решив (3) относительно n₁ и n₂ получим:

n₁=((4 д_Xфс)/(m f² е b) ^1/2)

n₂=((4 д_Zфс)/(m f³ е b) ^1/2)

n₁ =((4*0.35)/(15000*100² * 4*10^-8 * 70)^1/2)=7

n₂ =((4*0.43)/(15000*100³ * 4*10^-8 * 70)^1/2) ?1

Определим дважды n₁ и n₂ по формулам (2) и (4) и выберем из двух соответственных значений наименьшее. Полученные значения и будут расстояниями между плановыми (n₁) и (n₂) высотными опорными точками. При расчетах величину е следует взять равной 4*10^-8.

Таким образом, расстояние между опорными точками установим следующее :n₁=7,n₂?1, следовательно каждая стереопара должна быть обеспечена 1 высотным опознаком.

Б. Проектирование точек сети

В сеть должны быть включены следующие точки:

1. Опорные - в соответствии с расчетами.

2. Определяемые:

а) связующие (6 точек на стереопару для построения сети и съёмки на универсальных приборах);

б) точки характерных элементах местности - подписные точки (10-15 на 1 дм² карты).

7. Технология пространственного фототриангулирования

1. Ориентирование снимков на стереокомпараторе по осям xx или осям yy. Я ориентировала по осям xx.

2. Последовательность измерений:

- установка и ориентирование снимков;

- измерение координат меток;

- стереоскопическое измерение заданных точек стереопары.

3. На каждую точку производилось по два наблюдения, из которых бралось среднее. Допустимые расхождения между двумя наведениями Д₁=0,02мм * v2= 0,03мм.

Для стереопар, которые измерялись мной и другим исполнителем. Производилась оценка расхождений координат по каждой точке. Расхождения допустим Д₂ = 0,02 мм * 2=0,04мм. Допустимое расхождения на связующих точках между стереопарами Д₃ = 0,02мм * v2= 0,028 мм.

8. Технология съёмки рельефа и контуров

1. Описание технологии.

Съёмку рельефа и контуров производят в соответствии с требованиями инструкции по фотограмметрическим работам при создании топографических карт и методикой выполнения работы.

Главным в методике съёмки рельефа является последовательность операций: проведение структурных линий рельефа, набор пикетов и проведение горизонталей.

2. Допуски.

Наименование процессов	Допуски
Центрирование снимков	0,1мм
Остаточные поперечные параллаксы	0,04мм
Точность ведения децентраций	0,3мм
Невязки на опорных точках после внешнего ориентировании модели	0,2мм в плане,0,2мм по высоте (в масштабе)- 2м
Точность положения контуров	0,35мм

9. Результаты построения фотограмметрических сетей

топографическая карта рельеф аэрофотосъемка

Исходные данные:

Номер стереопары 266-268

Тип стереокомпаратора: Стеко 1818

Фокусное расстояние камеры, мм: f=99.98000

Координаты главной точки, мм: x₀=-0.02500, y₀=-0.00300

Расстояние между координат метками, мм: l_x=160.01000, l_y=159.99800

Внецентричность объектива d=0.00000

Допуск на остаточный поперечный параллакс, мм: е=0,04500

1. Остаточные поперечные параллаксы, мм.

Номер стереопары	Номер точки	дq
266-268	4 1406 1124 6027 1 2 1127 14	-0.002 0.022 0.019 -0.004 0.005 -0.029 0.005 -0.016

Точность координат точек сети по расхождениям на опорных точках.

Номер точки	расхождения
	ДX	ДY	ДZ
опора	6027	-0,163	-0,583	0,059
	4	-0,120	0,469	-0,037
	14	-0,042	0,444	-0,059
	1127	0,326	-0,329	0,036
Контроль	1406	-0,452	-0,503	0,659
	1124	0,673	-0,129	0,018
СКО(m)	0,193	0,465	0,049
Систематическая ошибка	-0,000	-0,000	+0,000
Max. расхождение	0,326	-0,583	0,059

Оценка точности по контрольным точкам: СКО 0,573 0,367 0,466

Систематическая ошибка 0,110 -0,316 0,338

Max. Расхождение 0,673 -0,507 0,359

Вывод:

Полученная точность сети удовлетворяет предъявляемым требованиям. Проанализировав процесс построения сети и выявив несколько грубо измеренных точек, приходим к выводу о недостаточной опытности наблюдения, неточности описания точек и, возможно, наличия в каталоге координат ошибок.

Точность можно повысить за счет более надежного распознавания точек, более точного стереоскопического наведения.

Однако, что касается технологии и методики, предложенной в данной работе, то, согласно теоретическим расчетам, она удовлетворяет необходимой точности и её можно рекомендовать к производству.

2. Элементы взаимного ориентирования стереопары

X_s=71.213082 Y_s=-2.686452 Z_s=0.362163

б =-0.002513 щ =-1.204691 и =0.013955

Уравнивание завершено за 3 итерации.

3. Элементы внешнего ориентирования модели

X₀=3113,5167 Y₀=4718,1250 Z₀=90,4167

б = 359,0849 щ = 359,4152 и =91,3136 t=14,0108

4. Элементы внешнего ориентирования снимков стереопары

X_s=2949,42357 Y_s=3979,41606 Z_s=1493,25589

=2957,36162 =4977,65160 =1492,96411

б = 359,08493 щ = 359,41526 и =91,31359

= 0,36029 = 259,42237 =91,29565

Размещено на Allbest.ru