автореферат диссертации по геодезии, 05.24.02, диссертация на тему:Разработка комплекса программ для технологической обработки снимков наземной стереофотограмметрической съемки при решении инженерных задач

по

^ ' о

; ? ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОСИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ

НОВОСИБИРСКИЙ ОРДЕНА "ЗНАК ПОЧЕТА" ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ГЕОДЕЗИИ, АЭРОФОТОСЪЕМКИ И КАРТОГРАФИИ

На правпх ру"оп:1?:; УДК [526.7:681ЛГ1п]:Л2

А Г, П Л М А Н С У Р

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСА ПРОГРАММ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ СНИМКОВ НАЗЕМНОЙ СТЕРЕОФОТОГРАММЕТРИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ ПРИ РЕШЕНИИ ИНЖЕНЕРНЫХ ЗАДАЧ

05 24 02 - Аэрокосмические съемки, фотограмметрия, фототопография

Автореферат

ни соискание ученой степени ккндили-т тсхничсскик наук

Работа выполнена на кафедре фотограмметрии Новосибирского Ордена "Знак Почета" института инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии

Научный руководитель : кандидат технических наук, доцент Широкова Т.А.

Официальные оппоненты : доктор технических наук, профессор Блюмин М.А. кандидат технических наук Труханов А.Э.

Ведущая организация : ПО. "Инжгеодезия"

Защита диссертации состоится " _ /.?;_____г.

в " " часов на заседании совета в Новосибирском

Ордена "Знак Почета" институте инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии по адресу : оЗОЮЗ. Поьосибирск, Плахотного 10(ауд. 03 )

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки института

^Автореферат разослан <у "" ,ссу->Та "1004 г.

/ Ученый секретарь совета . В.А.Середович

__________^

Подписано в печать 1904 г. Объем 1.3 печ. лист

уч. изд. лист -1.2 Заказ 4. Тира;]; 100

630108 , г. Новосибирск - 108 , ул. Плахотного , 3 . НИИГАиК

Актуальность. В настоящее время трудно назвать отрасль науки или народного хозяйства, где бы сейчас но использовались методы фотограмметрических измерений. При этом, обладая достоинством бесконтактного получения необходимой информации об объекте, фотоГ|ммметрические методы во многих случаях оказались единственно возможными и в то же В1>емя даюшими исчерпывающие характеристики исследуемых объектов или явлений.

Инженерные сооружения составляют около 60% основных промышленно-производственных фондов. Анализ состояния этих объектов показывает, что физический и моральный их износ протекает намного быстрее, чем это П})едусмотрено нормативом. Сроки службы зданий составляют 20-60 % от нормативных. Ускоренный износ зданий и сооружений приводит к уреличению затрат на капитальный ремонт и новое строительство для восстановления выбывших из строя зданий. Требуется поведение постоянных наблюдений за состоянием и деформацией этих сооружений. Для этого эффективно использовать методы наземной стереофотограмметрической съемки(НСС).

Выполнение наземной съемки для этих целей имеет существенные особенности:

- инженерные объекты имеют сложную пространственную форму. Это влечет за собой создание сложных но форме съемочных сетей, в Ач'юрыл япичкниь базиси между станциями. угловые элементы

.4 I т*У11аПП:{ ОТМОЧНЫХ КУ-МеО. {П Г.1 (П(|Н1 У Щ И

заслоложе'-:пе ипти'мздш'; оси камеры могут быть нроизг<-льными л- 'ч' гтанпчи к станции'

■ I,.. ... I. : и .: ! п.:.-'. ¡-1;: .ч омы-...... >1г.=ект

-, д-кьми 1¡'-И''ро'лчу и

1.- \ ж,- (^^.„и аредс. I аи. 1>м;'и..н ьиач1.-.). И(1еГг> .................... (-.е.ит.^огсЧ' '^¡'¡'■■чы" гоче:: ¡, С01!Т!!1,'|-

- ,д.мн съемки применяю г |>азличные камеры, о том числе не нозвп-ляющие устанавливать заданные элементы вн«шн«г<> ориентирования снимков;

-выполнение наземной съемки конкретных сооружений представляет собой сложную задачу и , соответственно, для обеспечения заданной точности приходится прибегать к нетрадиционным схемам сьемки и выполнять специальные геодезические изме})енин.

Оти особенности наемной сьемки инженерных сооружений предъявляют специальные требования к методам обработки полученных снимков и .в частности.к используемым н{»г(*шмн ьш комплексам.

Учитывая быстр* Je развитие вычислительной техники и аналитических методов, возможна разработка эффективных программ для персональных ЭВМ с цель«] обработки различных видов наземных снимков,полученных в специальных условиях,что является актуальной задачей настоящего времени.

Для обработки снимков, в том числе и наземной съемки широко применяются аналитические методы и разрабатываются технологии обработки измерений в режиме on-line. В связи с этим особую остроту приобретает проблема отсутствия комплекса программ, позволяя »пего аффективно обрабатывать фотограмметрические измерения по снимкам НСС на персональных компьютерах.

Основная цель рцботу1-раз]>аботка и исследование аигоритмов и комплекса н|)ограмм для фотограмметрической обработки наземных снимков с учетом различных чариантов геодезических измерений и геометрических условий, возникающих -при съемке инженерных сооружений.

U.J'Я /'!Ч'ТУ:'-ЧЧ''/И1 ;->ТПН. ЦеМИ Необходимо было решит»? следуюп (и.; задачи.

- изучить существующие в настоящее в рамп методы решения инженерных задач, выполнить их анализ и определить состояние применения наземной стереофотограмметрическои съемки с этом деле;

- выполнить анализ технических средств дпн получения снимков, их измерения и дальнейшей обработки фотограмметрических измерений;

- выявить особенности фотографируемых объектов и съемки их.

- разработать теоретические основы алгоритмов комплекса программ для обработки фотограмметрических измерений снимков НСС, учитывающих особенности НСС и ее объектов:

- исследовать влияние дополнительных условий, отражающих цивильную геометрическую направленность объектов на точность различных процессов фотограмметрических построений;

- разработать комплекс программ обработки снимков НСС на ПЭВМ;

- выполнить построение ЦМР по снимкам НСС и использовать их дня вычисления объемов:

- выполнить экспериментальную проверку комплекса и его внедрение н учебный процесс.

Теоретическая, методическая и экспериментальная база исследований. При изучении современных методов решения инженерных задач и составлявши основных алгоритмов комплекса использовалась научно-техническая литература за период с 1970 г. по настоящее время.

В процессе разработки комплекса программ учитывались труды докторов технических наук: Антилова И.Т., Амромина П.Д., Лобанова А.Н., Добрынина Н.Ф.. Сердюкова В.М. и других исследователей.

Теоретические и экспериментальные исследования, представленные в диссертационной работе, базируются на разработках, которые тюводились автором под руководством доцента, к.т.н. Широковой Т.А.

- о -

в Новосибирском институте инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (НИИГАиК) с 1989 г. но 1093 г.

Экспериментальные исследования выполнены с использованием созданного на кафедре фотограмметрии НИИГАиК автоматизированного измерительного комплекса, включающего стереокомпаратор СК 1818 (Германия), ПЭВМ (Искра 1030), устройство сопряжения и датчики линейных перемещений.

Научная новизна и научная ценность выполненных исследований заключается в том, что:

разработаны алгоритмы и комплекс программ обработки фотограмметрических измерений по снимкам НСС в j)e жимах раздельного времени (off-line) и реального времени (on-line);

- получены объективные выводы об эффективности использовании ''независимой геодезический основы" и дополнительных геометрических условий, базирующиеся на многочисленных экспериментах по моделям и реальным материалам НСС.

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе проведенных теоретических и зкспериментальных исследований разработан комплекс программ для обработки снимков НСС - в котором предусмотрены возможность обработки результатов измерений в режиме (off-line) и в режиме (on-line), различные фотограмметрические построения по снимкам НСС с использованием элементов внешнего ориентирования снимков, координат опорных точек, "независимой геодезической основы" (изолированные базисы, превышения, контрольные направления) и сведений о правильной геометрической направленности объектов.

Агцхэбация j>af>otbi. Основные научные и практические результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях НИИГАиК (1091-1093 гг.), были представлены на международной сибирской выставке-ярмарке "Технопарк-93", проходившей в г. Новосибирске в 10Q.4 г., по теме диссертации представлены и приняты к

енуйликопвнито о научных статьи, а также в виде программгого продукта ппсдрени в учебный процесс кафедры фотограмметрии

Со дер-ж~:-< I') рпГх >ты. Во пиедонш! обоснована актуальность рчооть:, ол {»долены о.:'."1Ь и палачи исслелопанпт;.

л

первой гляео расскотроны применяемые п настопшоо пюемл тод:д гагкеперкмч с;;дач, те'.дшчегмгэ средства длг:

получения кявампых ситжлп, и:: из;.>е;>епи51 и дз"м-1йпшой фото-;ра;.т.;отр;!>;;-е:;оп оирчСст/л, тпш-л фотогр-ш<!етрпчес:сих построений по «■п«лквл НСС и указаны особенности объечтоп съемки я гоодепическо-

с> оЗос:-;ог;'1!:;л, ка основе чего сформулнрогнпи. цель совкао>ожгсй \

для 1 миеияя различного рода иктеритедыддх ик:' ¡¿нйргалх егдгд; (ояредАяеккг точности монтажа одмг.ш, определение деформации к ¡и сооружений, пъшолненнэ ао;:;1!То!<Т'.грко-с троитолкилз: оо:аеро:з и т.д.), кшс п ранило, применяются геоде^ичесгагй м фт»гршгсетричеекий методы. Причем, на портьп! из них тядот сановной объе:? у.змервтоя'!. Для ото пыполиения тр*Суотея гап-чителъное !:оличеетво кволифициротнных специалистом м рдшп«к«-п: геодеот'чесгмх лрииороз л Ш1СТру;;опто.ч. Однако душь:«, нркведеш;: хе з литературе, яо;гааыв.лот, что нехватка сьешотя^стов п соответствующих оргалнеациях составляет около ;"!!!7о и от: ¡."■с;,'олагмот в основном инструментами средней точности. .Кротче того, .ч-пдспичеекиь» епоооби предполагают сипольеш.е ¡."¡Сот, глашм-;

ооричт, да С1«ои объекте, в любых погодных условия*:, я опасгой зо!;а "•'■Со ".-л. не прпылхеолепной ироипгодстгу из'.^р?!;):);. д.

г л: ном пере, р.'':г;:точность п ооа ектплчоет.ъ '/льтаточ : -- : • ■ ."•■_'}:■"• ■"> о ■"

'л ч-ло.у >л: (г; ^ додели'-:'; л у-.--п-л-- т-г--,:'...

таких методов является фотограмметрический. Так как многие инженерные сооружения нанимают сравнительно небольшую плошадь, то применении аэрофотосъемки для их изучения является нерациональным. Для этих целей наиболее эффективна наземная съемка, чему и посвящена данная диссертационная работа.

При съемке объектов не всегда имеется достаточно опорных точек, либо во многих случаях они нестандартно расположены. Все это приводит к понижению точности окончательных результатов и требует способов ее компенсации. С другой стороны в качестве объектов фотографирования при решении инженерных задач выступают сооружения или их детали, имеющие оп}>еделенную геометрическую форму и направленность. Различные факторы,относящиеся к форме сооружений,могут быть учтены при обработке фотограыметричеснмх измерений в виде специальных геометрических условий.

В настоящее время широко внедряются в фотограмметрическое производство персональные компьютеры и технология обработки фотограмметрических измерений в режиме "on-line".

В этой связи потребовалось разработать комплекс программ,позволяющий обрабатывать фотограмметрические измерения по снимкам НСС на ПЭВМ, обеспечивать необходимую точность решения задачи и эффективно использовать особенности НСС объектов инженерных сооружений и геодезического обоснования съемки.

Во вто}>ой главе представлены теоретические основы алгоритмов, используемых iwн создания комплекса программ. Особое снимание уделено использованию дополнительных геометрических условий на разных этапах фотограмметрических ност|)оений.

Зачастую промышленные здании, сооружения и конструкции имеют такие paiîMep;,!, что при съемке изображаются в пределах одной стереопары. При этом особенностью наземной стереосъемки является то, что ялементы внешнего ориентирования снимков при выполнении

еъомочттьп: paiciT :'.'1Дию[сн и устанавлж'аюгеп с ььк-очой точностью. Это .значите.-/ьмо утешает oo[;-joftTi:v СНИГ-ÎKÎÎÎÏ в камеральных vo.norniH':. Длн фотограмм стоических построений но снимкам НСС с известными элементами внешнего ориентирования составлена нрогр;1мма построения одиночно!! геометрической модели местности.

При ¡»чтении инженерных задач не всегда удается устанавливать или определять значения элементов внешнего ориентирования снимков и.ч-к-1 многих причин, "i ак, например, на местности щ'Жкт отсутствовать видимость между точками фотографирования. Ото не позволяет определить л.и()ек11,ионный угол базиса фотографирования. Бо многих случаях используются фотокамеры, которые не имеют приспособлений, 11(>едназначенных для установки алиментов внешнего ориенти|>ования снимков, в том числе аэрофотокамеры или -любительские камеры. Исходя из этого, в комплексе программ предусмотрено построение геометрической модели местности по снимкам НСС с неизвестными элементами внешнего ориентирования.

Не редки случии, когда дня получении изображении инженерных объектов т}>ебуетсн выполнение маршрутной наземной сьемки. В этом случае координаты точек сооружений определяются из построения маршрутной сети фототриангуляции.

Алгоритм программы построения маршрутной сети использует метод частично зависимых моделей, который является наиболее эффективным при обработке измерении в режиме "on-line '.

С целью эффективного поиска грубых ошибок в опознавании и измерении опорных точек при фототриангулировании в режиме "on-line" предусматривается возможность частичного, либо полного внешнего ориентирования сети, если число опорных точек при построении части маршрутной модели соответственно 2 или более.

Известно, что дополнительные измерения, включаемые в уравнивание, повышают точность и надежность окончательных результатов. Поэтому учитывая особенности геодезического

обоснования при съемке инженерных сооружений, наиболее целесообразно использовать геометрические свойства объектов В качестве дополнительных измерений. В данной работе яти условия используются совместно с условиями коллинеарности и компланарности при построении по фотоснимкам одиночной модели местности на этапе внешнего ориентирования снимков и совместно с условиями равенства сторон на отапе внешней ориентирования сети фототриангуляции. Так, если на снимках выполнены измерения плоских координат точек А и В, находящихся на объекте на отвесной линии, То их геодезические координаты должны удовлетворять условиям

> п,

У = У Г

■•а ■}

Если на снимках изображены точки А и В, находящиеся на горизонтальной линии, то для них спранедпиво равенство

2'Л=2'.- <2>

Если на снимках изображены две параллельные между собой на местности прямые линии, на каждой из которых измерены две точки, то их геодезические координаты должны удовлетворять условию:

ДХГ ДУГ ¿2.

-^ ---И- - _ ч.

ДХГ. ДУГ. Д2Г.

Если на снимках изображены две прямые линии, перпендикулярные между собой на местности, на каждой из которых измерены две точхи, то для них справедливо равенство

дхгдхГз + ДУГДУГ; + дгР1дгГз = о. (4)

Учитывая сложность выполнения геодезических работ при съемке инженерных сооружений в качестве "опорных" данных наравне с координатами точек в работе предлагается использовать "независимую геодезическую основу".

В практике наземной стереофотограмметрической съемки часто ллт контроля определения и установки заданных элементов внешнего ориентировали;! снимков намеряют торизонтелькке В0 и

рг»отаклльные А.1 направления на контрольные точки. При птом иячргх^нин углов производятся с концов базиса фотографирования.

Р.^ьн--'^ ц игр'ЛИГЙЛЬ11!-"^ уг\1ги ^раттмтые Т"»1'1".*

1'ИС. 1

Непосредственно из рисунки 1 имеем

X' - У ■ Л - В ! - 0 . !

..... , „ , '<

А. ■ СОМ А - Л • / - V ' Л ~ 0.1 с.с.яи на местности н^яеррчы изолированны«* вчг»«льг тогда исхолным уравиент-м служпт выражение

г- СЛУЧИ" ЧГ\М'..'1>е!М11< 11|»'ВЫУМШМ между двумя Т""!К!11Ч'

игед^пк'ияши.мис."! ли ураянешп-м будет НЬ! у -Ж1> ■

2г-гг-ь = с

'п г3

дополнительные ураыг-'нч! I ! ^-(7) н<\ишс-иные. они |ч-шак>тся с~1г: с ";!1п!'ш-;мя 1'т.-г .Щ'.гпым :.т,-....... цьм-ин;! для чгчг'Д'-.;

исходного условия б диссертационно»! работе получены удаления поправок и выполнен их анализ.

В третьей глава изложена краткая характеристика комплекса

программ для технологической обработки снимков НСС на базе ПЭВМ.

t

Учитывая современный технический уровень фотограмметрии, с целью дальнейшего развития производительных . технологий особо« внимание следует уделить вычислительному процессу, который кзляется основной частью аналитической oojïuootkh снимкоз. Разработка комплекса П]х>грамм для технологической об}>аботки снимков ННС производилась с учетом ограниченных {¡есуреоэ ПЭВМ типа "Исхра-lOSO" необходимости выполнения различных

фотограмметрических построений . наличия различного рода опорных данных и сведений о правильной геометрической направленности сооружений.

В состаз комплекса входят следующие программы:

1) программа моделирования местности и снимков НСС;

2) программа построения одиночкой модели с известными элементами внешнего ориентирования снимков;

3) программа построения одиночной модели с неизвестными элементами внешнего ориентирования снимков;

4) программа пос троения одномаршрутной сети фототриангуляции;

5) программа построения цифровой модели рельефа (объекта).

Программы комплекса написаны на универсальном, языке Turbo

Pascal. Все алгоритмы программ комплекса разработаны на основании использования строгих математических зависимостей, позволяющих вести обработку результатов измерений снимков при всех реально встречающихся в практике параметрах НСС (значении углов наклона снимков, фокусном расстоянии, отстоянии и т.д).

В комплексе предусмотрена возможность выполнения внешнего ориентирования модели (сети) и снимков с использованием координат опорных точек, изолированных базисов, превышений, контрольных

-1J.

направлений и дополнительных геометрических условий. Включение дополнительной информации в фотограмметрические построение значительно упрощает геодезические измерения, т.е., по сути дела, избавляет от координатной привязки снимков, вследствие чего сущесвешго повышается окономическая > эффективность фотограмметрического метода при решении многих научных и технических задач инженерного дела.

Комплекс программ по своей структуре является простьп;, позволяет обрабатывать фотограмметрические дмшые в режимах "offline" и "on-line" и обеспечивает диалог машина-челоЕек, в результате чего он обладает следующими возможностями:

- снижена вероятность проникновения ошибок в исходные данные при их подготовке за счет применения приемов меню, текущего контрила содержания информации:

- предусмотрена выдача сообщений оператору о ходе выполнения фотограмметрических построений;

- предусмотрена возможность вмешательства оператора в ход вычислительного процесса с целью изменения его режима и исходных данных, переивмереиия ошибочных точек (при обработке в режгазо

on-line"), временного прерывания вычислений или прекращения счета вообще;

- предусмотрена выдача результатов на печать с помощью принтера, на дискету или в файл на жесткий магнитный диск;

При работе с комплексов программ все сообщения выдаются на русском г.аыкр.

Для ксеплуатЕнуш комчлзпеа программ; обработки сш-шко:з НСС оператор долгкеи иметь, к-к'с имчимун, ПЗПМ "Искрп-1030", системные к программные средств!1.:

- опергтшонпзп си'.тегтл ?ЛП DOS рерски не низ;:о 3.S0 ¡".ли дпут!'-:

с n?jj: D2M DO", DR DC3 и rjv

- текстовый {эедактор - Лексикон любой версии или аналогичное программное средство;

- драйвер кириллицы для клавиатуры и дисплея.

Состав ПЭВМ должен включать:

- 1 С-ти разрядный процессор не ниже 8086;

- оперативную память емкостью не менее 640 Кбайт;

- накопитель на жестком магнитном диске (винчестер) емкостью не менее 10 Мбийт;

- не менее одного накопителя на гибких магнитных дисках (дискетах);

- клавиатура с латинским и русским обозначением клавиш;

- матричное печатающее устройство (принтер) с числом символов в строке не менее 80.

Для инстоляции и эксплуатации комплекса программ НСС необходимо иметь на винчестере свободное пространство в объеме не менее 1 Мбайт.

Основным машинным носителем информации является внешняя память ЭВМ в виде отдельных файлов.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований эффективности совместного использования уравнений коллинеарности и компланарности при определении элементов внешнего ориентирования снимков и влияния дополнительных условий на точность внешнего о риенти,«звания модели и снимков ,а также исследования программ построения одиночной модели , маршрутной сети фототриангулнции и ЦМР по реальным материалам съемки.

Об эффективности совместного использования условий компланарности и коллинеарности трудно судить из теоретического анализ« ввиду громоздкости коэффициентов при неизвестных в уравнениях поправок. Для этих целей применялись ковариационная и корреляционная матрицы, а также след и определитель ковариационной матрицы, полученные при

многочисленных экспериментальных исследованиях. Анализируя результаты экспериментов (см. табл. 1) можно сделить основной следующий вывод:

совместное использование условии коллинеарности и компланарности значительно уменьшает корреляцию между элементами внешнего ориентирования (ЭВО) данного снимка, след и определитель каварационной матрицы, что свидетельствует о повышении точности определения неизвестных .хотя при этом возникает новая корреляция между ЭВО снимков стереопары. <

Таблица I

Определитель и след козариационной матрицы при решении задачи

Число опорных точек Определитель След Условия

3 1.7 • 10~за 7.45 коллинеарность

9.2' 10"в2 5-Ю"8 коллинеарность и ко м алан ас н ость

4 8.1 • Ю"52 3.6- 10"г каллинрарность

1.1-10"61 4.5 ■ 10"а коллинеарность и компланарность

5 3.7 •10"" 2.4 • 10~3 коллинеарность

4.3-Ю"68 коллинеарность и компланарность

Эксперименты по исследованию эффективности совместного использования условий коллинеарности и компланарности были выполнены как по макетным, так и по реальным материалам в зависимости от:

- количества л расположения опорных точек;

- общего числа точек в пределах стереопары;

- точности измерения снимков;

- параметров съемгш.

Результаты экспериментов представлены на рис. 2-7. Коэффициент "К,ф", характеризующий оффективность

совместного использования основных и дополнительных условий,

вычисляется по формуле: к3(Ь - —Щ—— 100%, • (3)

та

ксл

где т(0_.- средняя квадратическая ошибка определения

координат, либо ЭВО снимков при использовании только условий

коллинеарности;

1п,омпл+кол -аналогичная величина при совместном учете условий

коллинеарности и компланарности.

Эффективность совместного использования условий коллинеарности и компланарности в зависимости от числа опорных точек

VI 80 60 40 20 О

(ЭВО)

\

3 4

6 7 8 3

Рис. 2

Точность определения ЭВО и координат точек объекта в зависимости от числа опорных точек

ОИ

3 <! 5 0 7 8 9

ОИ

7Л ОП

3 4 5 б 7 0 е.

Точность определения ЭВО и координат точек объекта" з зависимости от общего числа точек стереопары

50 40 30 20 10' О

\ тх,1,р,д-"0.005мм V 1:тп-275

^^--1.11III щ . .1.,.. ИПту-

'а* 7 В 9 10 11 :

Рис. 4

Точность определения ЭВО и координат точек объекта в зависимости от точности измерений снимков

мин

(ккм)

|мм)

Рис. 5

Точность определения ЭВО и координат точек объекта в зависимости от величины отстояния

Ум

49 55 70 85

Ум

Рис. в

Точность определения ЭВО и координат точек объекта в зависимости от фокусного расстояния снимков

30 10 П| О

2С0

Итак, совместное решение уравнении коллинеарности и компланарности повышает точность определении ЗЬО, диег возможность сократить геодезическое оойснование до миышуиа , снимает ограничения на схему расположения опорных т<3чек. За счет этого появляется возможность более свободного выбора параметров съемки, что не шало важно при съемке инженерных сооружении.

В диссертационно;: работе выполнены многочисленные исследования влияния наиболее часто встречающиеся дополнительных условий на точность внешнего ориентирования ыидели местности и снимков, а именно:

- условия контрольных, направлении;

- 'условия н."л;сРенны:-: поовышенип,

- условия отвесной .-.шиш;

- у слоит: горнаокталыим'а л тип:.

Рассиотс^но илилни^ каждого из этих условии на точность постпоошш ¿:аг/ших'тнл': модели в зависимости от:

- оазиеаоЕ и расположения объектов, шишил:: ге<шетшч^и:\-ю споим-.'.

- количества дополнительных тслошш;

- чле-тд и сдспологкыши мшм1ьи: точек в сети;

- качества измерения снимков.

Для того, чтобы получить объективные сведения и достаточные статистические данные с изменением того либо другого фактора было создано 20 вариантов каждого макета, которые отличались друг от друга лишь случайными ошибками в измеренных координатах и параллаксах точек снимков. После этого окончательные результаты вычислялись как среднее из 20 вариантов. Уравнивание выполнялось с учетом и без учета предлагаемых дополнительных условий.

На основании результатов экспериментов по влиянию дополнительных условий на точность внешнего ориентирования модели сделаны следующие выводы:

- точность построения маршрутной модели зависит от точности измерений точек снимков, принадлежащих дополнительным условиям. Чем точнее измерены эти точки, тем большее положительное алияние данного условия;

- качество фототриангулирования улучшается с увеличением количества условий;

- эффективность влияния дополнительных условий не зависит от точности прибора, на котором были измерены снимки маршрута, хотя общая точность определения координат точек местности повышается с улучшением точностных характеристик прибора;

- все исследуемые дополнительные условия практически не оказывают влияния на качество фототриангулирования по оси X (+2%), если в сети имеются три стандартно расположенных опорных точки, по оси Ъ наиболее эффективно условие измеренных превышений (20%)и горизонтальной линии(10%), а по оси У условие отвесной и горизонтальной линии(5%);

- при наличии в маршруте только двух опорных точек точность фототриангулирования с учетом дополнительных условий в плановом положении точек и по высоте выше(на 10%), чем при построении маршрутной модели с использованием трех стандартно расположенных

опорных точек, хотя при этом точность по оси X будет ниже (па 10%}* " период случае, чем во втором. Указанный факт позволяет сделать вывод, что использование дополнительных условий дает возможности сократить объеы съеь-очксго обоснования пои Ешалитическог" ф о т о три aï i гул ! ! ции по снимком наземной НСС. Увеличение количества условии более трех практически не изменяет точности построении маршругной модели

- если в маршруте имеются нестандартно расположенные опорные точки, то слияние дополнительных условий значительно возрастает по осям X, Y," Z( до БО^'Д

Ка основании результатов экспериментов по влиянию дополнительных условий на точность внешнего ориентирования снимков сделаны следующие вызоды:

эффективность дополнителных условий возрастает при нестандартном расположении и уменьшении количества опорных точек;

- если для внешнего ориентирования снимков НСС используется не менее трех стандартно расположенных опорных точек, то размещение контрольных точек не влияет на точность определения ЭВО; , .

- ошибки величиной 2"-10" в измерениях горизонтальных и вертикальных углов на контрольные точки практически не отражаются на определении ЭВО снимков;

- базисное условие не оказывает практического влияния на точность решения задачи, и лишь с увеличением числа условий до пяти, включаемых в совместную обработку снимков, повышает точность определения координат точек объекта по осям X У на 68 %, по оси Z на 4-12 %;

- эффективность использования условия вертикальной линии зависит от длины линии в масштабе снимка и количества этих линии. При длине вертикальных отрезков в масштабе снимка не менее 50 мм.

включение 3-5 условий повышает точность определения координат точек объекта по осям X , У, Ъ на 7-10 %;

- эффективность использования условий горизонтальной линии не зависит от расположения данной линии на местности и ее высоты. При увеличении количества условий до 5, точность определения высот точек объекта повышается на 9 %, по осям X V практически не изменяется;

- условие измеренных превышений является наиболее "жестким" из всех исследуемых условий. С увеличением измеренного превышения ыежду точками повышается точность определения координат точек обекта. При включении в совместную обработку пяти условий, точность повышается по осям X У на 10 %, по оси Ъ на 25 Сс>;

- при решении задачи по двум опорным точкам наибольший эффект достигается с использованием в качестве дополнительных условий измеренных превышений и вертикальной линии, при этом использование условий превышений дает более высокую точность определения координат по оси И , а условие вертикальной линии но осям X , У .

Построение ЦМР и определение объема производилось по снимкам макета объекта карьера.

На макете было замаркировано 10 точек, координаты которых определены в местной системе координат.Измерения пары снимков выполнены на стереокомпараторе 81есо 1318 путем сканирования стереопары измерительной маркой вдоль профиля с шагом 1 мм. Точки смежных профилей смещались относительно друг друга на 1 мм. Для моделирования ЦМР была построена одиночная модель объекта с использованием условий компланарности и коллинеарности.

Сцегега точности определения 'геодезических координат' опорных и контрольных точек из построения одиночной модели приведена в таблице 2 ( при 1=100 им ; 1:ш=1.12 ).

ТзЬлица i

"IППГТТ1ПР-НИЯ п.и^'п'-пш;/ модп.ыт по пшмкач мак-ет-д <t,rbf.,tH и:

для олорньи; ДЛ Я КОНТГ'V'bk!-:X

тпиг^ц, TD'i. К ТОЧ'.-Г

г.] о олг 0 0? ■

ГТК- O.Oiv 0 4?,':

}.Vj 0.103 0.43с

Ьаа л островина ПЫР ueci> учистш» ¡ходили розалия Сил рааЬит и; ¡¡fin фрьгысш-и по оси А и четыре по оси Y, а каждый фрагмент, с сг-о^. ичерчдь, был pasjWT ла -i ьл<доенти|*<ых. участки и по оси X и ио оси Y. Число исходных точек для всего участка моделирования 1200. ДЫР построена со средней к^адратический ошибкой ) .11

Графическое отобрнженме результатов модглироз^ния получено н ¿идо горлнимталей масштабом 1.100!) с с«че:шем )\лмьефс - 10 г..

Средня« квадоааическыя ошибка определении оот-а1.:а ?-шкети

СОСТРШИ.Пи 2 .0.

Для проверки работоспособности комплекса программ ои^ботки фотограмметрических измерений ио сшшш! HCG использоиались материалы съемки, выполненной с цель.'о и.чучеиия деформации стрпггельных элементов панельной стены машинного зала Лемжлгралекой атомной элс-кГ{юстонцин в сплин с наличном бо.aia/.'i; вибраций в турбинкыч цехах.

Числу стереопар в маршруте - 21. Б пределах каждой етереголари было измерено 10-12 точек: £=194.7 mm : l:m=l:28j.

Окончательные результаты постоениа сети . прутедепкые п табл.3, свидетельствуют о работоспособности программа.« фототр.пнгулироваипя но снимкам НСС.

T:\6j!l;lUi 5

Средние ккадр«гнчсск.мг оп:ислси Ухюрдг.п-'Т __tr.mpui-ix то1 гэтп

r.ii. ¡пт!4, i , 7 >

<r> ! '».ОТО "00:10 F1?. i о.''":'-

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты теоретических и экспериментальных исследований диссертационной работы сводятся к следующему:

1) выполнен анализ существующих в настоящее время методов решения инженерных задач. Выявлена необходимость в дополнение к геодезическим использовать фотограмметрические методы, из которых наиболее эффективной является наземная стереофотограмметрическан съемка , выполнен анализ средств для получения снимков НСС ,их измерения и дальнейшей обработки, выявлена особенность инженерных объектов;

2) разработаны теоретические основы алгоритмов для комплекса программ, в которых предусмотрены возможность обработки результатов измерений в режиме "off-line" и в режиме "on-line", различные фотограмметрические построения по снимкам НСС (одиночная модель, маршрутная сеть фототриангуляции) с использованием элементов внешнего ориентирования снимков, "независимой геодезической основы" (изолированных базисов, превышений, контрольных направлений), сведений о геометрической форме и направленности объектов;

3) представлены дополнительные условия, основанные на использовании сведений о геометрической направленности объектов и о "независимой геодезической основе", которые используются в совокупности с традиционными фотограмметрическими уравнениями на этапах внешнего ориентирования снимков и моделей;

4) разработан комплекс программ для обработки снимков наземной стереофотограмметрической съемки, который позволяет решать следующие задачи: макетирование местности и снимков наземной съемки, построедие одиночной модели местности при известных элементах внешнего ориентирования снимков, построение одиночной модели местности при отсутствии данных об элементах внешнего ориентирования снимков, построение маршрутной сети фототриангуляции по

снимкам HCC, построение цифровой модели рельефа с вычерчиванием горизонталей;

5) выполнены исследования точности определения элементов внешнего ориентирования снимков и построения одиночной модели по снимкам I1CC при совместном использовании уравнений компланарности и коллинеарности;

6) выполнены исследовании влинния дополнительных условий на точность определения элементов внешнего ориентирования снимков и модели, в результате чего установлено, что использование в качестве дополнительных условий компланарности и условий, записанных для "независимой геодезической основы " и объектов правильной геометрической направленности, повышает точность фотограмметрических построений , позволяет сократить геодезическое обоснование , снимает ограничения на схему расположения опорных точек и да«т возможность более свободного выбора параметров съемки

которые во многих случаях ограничены при изучении инженерных сооружений;

7) проверена работоспособность комплекса программ с использованием многочисленных макетных и реальных снимков НСС.

Представленный в диссертационной работе комплекс программ для технологической обработки фотограмметрических измерений по снимкам IICC демонстрировался на международной сибирской выставке -ярмарке "Технопарк-ОЗ" в г. Новосибирск 199S г. и внедрен в учебный процесс на кнфедре фотограмметрии НИИГАиК.

По теме диссертации соискателем опубликована статья:

Мансур Абид. Комплекс программ обработки снимков наземной стереофотограмметрической съемки// Межвузовский сб. XLQ научно-технической конференции НИИГАиК-1093. ВыгШ 52 .-С. 58-60.

Представлено и принято к опубликованию в сборник "Вестник НИИГАиК " две статьи: