автореферат диссертации по геодезии, 05.24.02, диссертация на тему:Исследование геометрических особенностей увеличенной части снимка

Введение.

Глава 1 Одиночный снимок и его преобразование в план - современное состояние.

1.1.Местоположение фотограмметрии одиночного снимка.

1.2.Влияние наклона снимка на его геометрию.

1.3.Влияние рельефа местности на геометрию снимка.

1 ^.Трансформирование снимка.

Глава 2 Геометрические особенности увеличенной части снимка.

2.1.Возможности использования частей снимков при съемке малых объектов.1.

2.2.Влияния угла наклона снимка.

2.2.1 .Связь координат соответственных точек частей наклонного и горизонтального снимков.

2.2.2.Масштаб увеличенной части снимка.

2.2.3.Смещение точек части за его наклон.

2.2.4.Повышение точности совмещения опорных точек.

2.2.5.Смещения за угол наклона а0 при больших коэффициентах увеличения.

2.3.Особенности влияния рельефа местности при использовании части снимков.

2.4.Отличие реального снимка от центральной проекции.

2.4.1.Влияние дисторсии объектива съемочной камеры.

2.4.2.Влияние атмосферной рефракции.

2.4.3.Влияние кривизны Земли.

2.4.4. Влияние деформации фотопленки.

Глава 3. Экспериментальные исследования.

3.1. Исследование геометрических особенностей увеличенной части снимка с использованием макета.

3.1.1. Назначение и содержание эксперимента.

3.1.2. Разработка и построение цифрового макета увеличенной части снимка.

3.1.3. Смещение точек за влияние угла наклона снимка.

3.1.4. Уменьшение расхождений на точках опоры.

3.1.5. Влияние а0 на искажение площадей при использовании части снимка.

3.1.6. Влияние наклона снимка на масштаб его частей.

3.2. Исследование возможностей использования реальных увеличенных частей снимка.

В условиях перехода к рыночной экономике существенно расширяется сфера экономической реализации использования земли в общественном производстве, что повлекло за собой коренную перестройку земельных отношений, формирование демократичных, рыночных механизмов регулирования и управления землепользованием. В этих условиях появляется необходимость в систематизированной, полной и достоверной информации о состоянии земли для полноценного ведения земельного кадастра.

Два основных компонента являются тем инструментом, с помощью которого государство создает стройную систему, гарантирующую право земельной собственности.

Первая компонента имеет технический характер, с ее помощью регистрируют границы земельных участков таким образом, чтобы независимо от влияния обстоятельств возможно было их восстановление.

Вторая компонента имеет чисто юридический характер, ее суть заключается в определении и регистрации имущественных прав на землю. Правильное и эффективное ведение земельного кадастра требует объединения профессиональных качеств ряда специалистов: юристов, геодезистов, фотограмметристов, картографов, землеустроителей, агрономов, экономистов, экологов и др.

Государственный земельный кадастр, как система необходимых сведений и документов о правовом режиме земель, их распределение по собственникам, землевладельцам, землепользователям и арендаторам требует соответствующего информационного обеспечения. Основными 5 источниками информации для решения этих задач являются кадастровые планы, изготовляемые традиционно геодезическими или фотограмметрическими методами.

Однако существующие геодезические методы не обеспечивают быстрого получения кадастровых планов из-за несовершенства некоторых технологических процессов, связанных с сезонностью работ, погодными условиями и др. Наземные фотограмметрические снимки ввиду своих геометрических особенностей и космические фотоснимки своей мелко масштабностью обычно не находят применения при изготовлении кадастровых планов.

Основная задача, решаемая по кадастровым планам, является в определении площадей землепользований и линейных измерениях (ширина дорог, отстояние от основных коммуникаций и др.). При этом необходимо выбрать достаточно экономически эффективную технологию позволяющую решить данную задачу в короткие сроки с высоким качеством конечного продукта. Надо отметить, что для разных конкретных случаев могут оказаться оптимальными, как и самые передовые автоматизированные методы, так и некоторые классические технологии. Следует указать достаточно частое использование комбинированных методов и технологий, т.е. совместного приложения фотограмметрических и геодезических методов и технологий, что является оптимальным симбиозом при решении поставленных задач.

Воздушные фотоснимки представляют собой объективный и полный фотообраз (на определенный промежуток времени) земной поверхности, и они с успехом применяются на производстве. С их помощью посредством 6 лабораторных moho и стереоизмерений можно получить ценную качественную и количественную информацию, а параллельное использование результатов полевого дешифрирования и геодезической привязки увеличивает точность и универсальность аэрофотометодов.

Обработка аэрофотоснимков (в дальнейшем снимков) с большими коэффициентами увеличения К>5 при изготовлении крупномасштабных контурных планов (1:2000, 1:1000, 1:500), все шире используется на производстве. Такие большие коэффициенты предопределяют необходимость применения увеличенных частей снимков, которые могут являться в этом случае исходным материалом как при изготовлении контурных планов, так и в качестве основы для непосредственного определения площадей, сторон участков и т.д.

Естественно, полноценное использование увеличенных частей требует знаний их геометрических особенностей, имеющих свои качественные отличия, поскольку связаны с взаимным положением точек только в пределах части, что сказывается на характере и величинах искажений, а следовательно, и на технологии обработки. Правильный учет этих отличий существенно расширяет возможности применения фотограмметрических методов при проведении земельно-кадастровых работ. Однако подобный учет требует знании указанных отличий, т.е. знаний метрики увеличенной части снимка.

В соответствии с поставленной целью задача исследования заключаются в следующем:

- Систематизация и анализ имеющихся теоретических изысканий в области геометрии части снимка; 7

- Нахождение зависимостей между размерами части снимка и влиянием угла наклона на эту часть;

- Влияния отличий снимка от центральной проекции при использовании его частей;

- Разработка, проведение и анализ результатов экспериментальных исследований с использованием метода цифрового моделирования и реальных аэрофотосъемочных материалов.

Актуальность работ определяется широким применением увеличенных частей снимков на производстве без достаточно полного знания их геометрии.

Практическая ценность исследований состоит в том, что использование теоретических и методических разработок по выявлению геометрических особенностей увеличенных частей снимков существенно расширяет возможности применения фотограмметрических методов при проведения земельно-кадастровых работ. Здесь со всей определенностью необходимо отметить, что знание геометрических особенностей части снимка расширяет возможности любых видов обработки этой части, включая, естественно, аналитические и цифровые виды обработки. Методика исследования основана на анализе теоретических разработок, результатов экспериментальных работ, апробации метода с помощью макетирования и обработки реальных материалов.

Диссертационная работа состоит из трех глав. В первой главе рассматривается использование фотограмметрии одиночного снимка при выполнении земельно-кадастровых работ, излагаются основные понятия теории одиночного снимка. Рассматривается сущность преобразования одиночных снимков в план. 8

Во второй главе исследуется влияние наклона снимка на геометрию его увеличенной части, а также влияния на эту геометрию коэффициента увеличения К. Здесь же рассматриваются возможности замены трансформирования масштабированием при использовании частей снимка. В этой же главе исследуется влияние рельефа и ошибок физического порядка на геометрию части и показаны преимущества использования частей.

Исследования проведены и применительно к использованию увеличенных частей для определения площадей, длин линий и других измерительных действий. Полученные в результате исследований формулы искажений увеличенной части позволяют проводить оценку точности их метрики с позиции возможности их применения.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям, связанным с выявлением геометрических особенностей увеличенной части снимка. Исследования проводились с использованием специально построенных цифровых макетов, а также по реальным увеличенным частям снимков. 9

Заключение

На основании проведенных исследований необходимо отметить следующие важные моменты:

1. При изготовлении крупномасштабных контурных планов (1:2000, 1:1000, 1:500) с использованием одиночных снимков как правило применяют большие коэффициенты увеличения К>5. При этом обычно чем крупнее масштаб плана тем больше значение К, которое может доходить до 20х и более. Такие большие коэффициенты увеличения предопределяют необходимость использования увеличенных частей снимков. В работе рассмотрены геометрические особенности указанных частей.

2. Геометрические особенности части снимка обусловлены лишь ошибками во взаимном положении точек в пределах части. Поэтому, чем больше значение К тем меньше площадь части на снимке при той же площади в масштабе создаваемого плана или на местности. Из этого следует, что чем больше К тем меньше искажение за угол наклона снимка и за физические ошибки построения изображения в пределах части.

Таким образом с позиций фотограмметрии, чем больше коэффициент увеличения К тем меньше ошибки в пределах любой отдельно взятой части. При этом наибольшее значение К лимитируется лишь фотографическим качеством получаемого в результате аэрофотосъемки изображения.

3. Как показывают исследования, разномасштабность в пределах части, вызываемая наклоном снимка в г / г' раз меньше, чем в пределах рабочей

119 площади всего снимка, величина г - расстояние от центра снимка до угла его рабочей площади; г' - расстояние от центра части снимка до ее угла.

Отношение г / г' не зависит от положения части на снимке. Чем больше К тем меньше разномасштабность. Например при К=20х, и размере части 25x25мм разномасштабность части в «6 раз меньше, чем разномасштабность в пределах всего снимка (гтах=100мм).

4. Как показывают исследования, при правильной организации работ и оптимальном выборе параметров аэрофотосъемки (например Т=350мм, а0тах=40' -гйростабилизированная съемка) увеличенные нужным образом части снимков при К>5 не нуждаются в учете влияния наклона снимка. Иными словами при обработке эти части нужно только масштабировать до заданного значения. Указанное преимущество использования частей снимков значительно облегчает их обработку и делает возможным определение площадей без учета влияния наклона снимка и непосредственно по увеличенным частям.

5. Для проверки правильности указанных выше положений, а также соответствующих аналитических зависимостей были созданы цифровые макеты снимков. Проведенные с помощью этих макетов исследования показали полную сходимость результатов полученных с помощью макетов и с помощью соответствующих формул-величин: разномасштабности, смещение точек и искажений площадей при использовании частей снимков. Эти результаты с высокой точности подтвердили преимущество использования частей снимков и правильность соответствующих аналитических зависимостей.

120

Целесообразность применения частей снимков подтвердили и выполненная нами экспериментальная работа с использованием реальных материалов - увеличенных частей снимка в м-бе 1:2000 полученных при параметрах аэрофотосъемки 000мм, 1:т=1:10000, Н=10км. Большое количество взятых контрольных точек показало, что средняя ошибка положения точки увеличенной части снимка равна 0,3мм, а предельная - 0,8мм т.е. вполне обеспечивает точность контурного плана масштаба 1:2000.

6. Использование частей снимков так же выгодно и с позиции учета влияния рельефа местности. Это объясняется тем, что предельное смещение за рельеф располагается в общем случае лишь на угловых самых дальних от центра частях, а на остальных частях эти смещения будут соответственно меньше. В работе исследованы особенности влияния рельефа при использовании частей снимков и рассмотрена методика их правильного учета.

7. Обработка частей снимков, полученных при больших К широко используется на производстве. Правильный учет их геометрических особенностей расширяет возможности применения фотограмметрических методов при проведении кадастровых работ.

Автор выражает надежду, что результаты исследований будут полезны специалистам в области фотограмметрии и землеустройства, решать на профессиональном уровне широкого круга конкретных задач связанных с вопросами кадастровых съемок.

121

1.Алексапольский Н.М. "Фотограмметрия" М., Издательство геодезической литературы, 1956г.

2. Алакоз В.В., Самратов У.Д., Родионов Б.Н., Елесин Г.С. "Применение новых методов съемок и актуальные задачи землеустройства" М. "Геодезия и картография" стр.28 №7, 1995г.

3. Бобир Н.Я., Лобанов А.Н., Федорук Г.Д. "Фотограмметрия" М. Недра, 1974г.

4. Гебгарт Я.И., Давыдов В.Ю. "Влияние рельефа на искажение площадей участков снимка" Сб. науч. Тр. М.,1991г. -С.13-20.б.Гебгарт Я.И., Егорченков A.B. "Геометрические особенности части снимка". Сб. науч.тр. М.,1993г.-С-32-39.

5. Гебгарт Я.И., Егорченков А.В, "К вопросу о влиянии рельефа местности при фототрансформировании снимка по частям и определении его масштабов" Сб. науч. Тр. -М.,1997г. -С 74-79.

6. Гебгарт.Я.И., Егорченков A.B., Генов Й.С. "Возможности использование увеличенных частей снимков при земельно кадастровых работах" Тез.докл. М, 1996.

7. Гебгарт.Я.И., Егорченков A.B., Генов Й.С. "О части снимка, не требующией учета его наклона" М. Труды ГУЗ, 1999г.

8. Э.Гебгарт.Я.И., Егорченков A.B., Генов Й.С. "Геометрические особенности увеличенной части снимка" ж. "Геодезия и картография" №11, Москва, 1996г.

9. Ю.Гебгарт. Я.И. и др. "Разработка методики использования аэрофотоснимков масштабов 1:50000-1:100000, получаемых с самолета ТУ-134СХ для корректировки планов землепользования" МИИЗ, М. 1989г.

10. И.Гебгарт Я.И., Ниязгулов У.Д. "Особенности влияния рельефа местности при использовании части крупномасштабного снимка" М. "Геодезия и Картография" №4,1998г.

11. Гебгарт Я.И., Ниязгулов У.Д. "О геометрических особенностях снимка городских территорий " М. "Геодезия и Картография" стр.17-22 №2,1999г.

12. Генов Й.С. "Фотограмметрический метод определения объемов оврагов, подлежащих засыпке" Сб. науч. Тр. М., 1993г. -С 18-24.

13. Гвоздева В.А., Нехин С.С. "Использование мотодельтаплана в технологии оперативного обновления топографических планов и карт" М. "Геодезия и Картография" стр.21-28 №7 1995г.

14. Дейнеко В.Ф. "Аэрофотогеодезия" М., Недра, 1968г.

15. Э.Ильинский Н.Д. и др. " Фотограмметрия и дешифрирования снимка" Учеб. Для вузов М., Недра 1986г.

16. Куштин И.Ф., и др. "Оптическая рефракция в земной атмосфере". Новосибирск: Наука, 1983.

17. Лобанов А.Н. "Фотограмметрия",-2-е изд., М. Недра,1984г.

18. Малявский Б.К., Жарновский A.A. "Аналитическая обработка фотограмметрической информации в целях инженерных изысканий". М,:Недра,1984.

19. Мурашов С.А., Гебгарт Я.И.,Кислыцин A.C. "Аэрофотогеодезия" 3-е изд., перераб.- М.:Недра,1985г.

20. Маслов A.B., Горохов Г.И., Ктиторов Э.М., Юнусов А.Г. "Геодезические работы при землеустройстве". М.,Недра 1976г.

21. Родионов Б.Н. Динамическая фотограметрия. М. Недра, 1983г.

22. Родионов Б.Н. "Фотограмметрические свойства длиннофокусных аэрофотоаппаратов" М. "Геодезия и Картография" стр.42-46 №2, 1995г.

23. Родионов Б.Н. "Об оперативном создание фотопланов сельских населенных пунктов" М. "Геодезия и Картография" стр.30 №12, 1997г.124

24. Фостиков A.A., Альтшулер Б.Ш., Плоткин P.M. "Аэрофотогеодезические изыскания в сельском хозяйстве. " М., Недра -1980г.

25. Фостиков A.A. "фотограмметрические методы при проектно изыскательских работах в сельском хозяйстве" М., Недра 1983г.

26. Фостиков A.A., Ниязгулов У. Д., Сторков A.A. "Фотограмметрические методы при проектно изыскательских работах в сельском хозяйстве" М., Недра 1984г.

27. Хижинский Д.Г. О изготовлении крупномасштабных фотопланов сел. Труды МИИЗ. Вып.401969г.

28. Ackermann, F. GPS for Photogrammetry, Tutorial on Mathematical Aspects of Data Analysis, ISPRS Intercomm. WG IMA/, Milan,1991.

29. Becker R. D. Airborne GPS for Photo Navigation and Photogrammetry. ASPRS/ACSM Convention, Washington DC, 1992.

30. Bonneval H. Photogrammetrie generale, Paris 1972.

31. Bucholz A., Ruger W. Photogrammetrie, VEB Vertag fur Bauwesen, Berlin 1973.

32. Ruder W., Pietscher J., Regensburger K., "Photogrammetrie".,Berlin1987