Фотограмметрия

Фотограмметрия (от фото..., греч. grámma – запись, изображение и ...метрия) - научно-техническая дисциплина, занимающаяся определением размеров, формы и положения объектов по их изображениям на фотоснимках. Последние получают как непосредственно кадровыми, щелевыми и панорамными фотоаппаратами, так и при помощи радиолокационных, телевизионных, инфракрасных-тепловых и лазерных систем. Наибольшее применение, особенно в аэрофотосъёмке, имеют снимки, получаемые кадровыми фотоаппаратами. В теории фотограмметрии такие снимки считаются центральной проекцией объекта. Уклонения от центральной проекции, вызванные дисторсией объектива, деформацией фотоматериала и другими источниками ошибок, учитываются по данным калибровки аэрофотоаппарата и снимков. В фотограмметрии используются одиночные снимки и стереоскопические их пары. Эти стереопары позволяют получить стереомодель объекта. Раздел фотограмметрии, изучающий объекты по стереопарам, называется стереофотограмметрией.

Положение снимка в момент фотографирования определяют три элемента внутреннего ориентирования – фокусное расстояние фотокамеры f, координаты Xo, Yo главной точки о (рис. 1) и шесть элементов внешнего ориентирования – координаты центра проекции S – Xs, Ys, Zs, продольный и поперечный углы наклона снимка α и ω и угол поворота χ.

Фотограмметрия

Между координатами точки объекта и её изображения на снимке существует связь (1):

Фотограмметрия

где X, Y, Z и Xs, Ys, Zs – координаты точек М и S в системе OXYZ; X’, Y’, Z’ – координаты точки m в системе SXYZ, параллельной OXYZ, вычисляемые по плоским координатам х и у (2):

Фотограмметрия

Здесь (3)
Фотограмметрия

– направляющие косинусы.

Фотограмметрия


Формулы связи между координатами точки М объекта (рис. 2) и координатами её изображений m1 и m2 на стереопаре P1 – P2 имеют вид (4):
Фотограмметрия

где (5)
Фотограмметрия

Bx, By и Bz – проекции базиса В на оси координат. Если элементы внешнего ориентирования стереопары известны, то координаты точки объекта можно определить по формуле (4) (метод прямой засечки). По одиночному снимку положение точки объекта можно найти в частном случае, когда объект плоский, например равнинная местность (Z = const). Координаты х и у точек снимков измеряются на монокомпараторе или стереокомпараторе. Элементы внутреннего ориентирования известны из результатов калибровки фотоаппарата, а элементы внешнего ориентирования можно определить при фотографировании объекта или в процессе фототриангуляции. Если элементы внешнего ориентирования снимков неизвестны, то координаты точки объекта находят с использованием опорных точек (метод обратной засечки).

Опорная точка – опознанная на снимке контурная точка объекта, координаты которой получены в результате геодезических измерений или из фототриангуляции.
Фотограмметрия

Применяя обратную засечку, сначала определяют элементы взаимного ориентирования снимков
Фотограмметрия


Затем вычисляют координаты точек модели в той же системе. Наконец, используя опорные точки, переходят от координат точек модели к координатам точек объекта.
Фотограмметрия

Полагая, что приближённые значения элементов взаимного ориентирования известны, можно представить уравнение (6) в линейном виде:
Фотограмметрия


Для определения элементов взаимного ориентирования измеряют координаты не менее пяти точек стереопары, а затем составляют уравнения (7) и решают их способом последовательных приближений. Координаты точек модели вычисляют по формулам (4), выбрав произвольно длину базиса В и полагая Xs1 = Ys1= Zs1=0, Bx = В, By = Bz = 0. При этом пространственные координаты точек m1 и m2 находят по формулам (2), а направляющие косинусы – по формулам (3):
Фотограмметрия


По координатам X’ Y’ Z’ точки модели определяют координаты точки объекта (8):
Фотограмметрия

где t – знаменатель масштаба модели. Направляющие косинусы получают по формулам (3), подставляя вместо углов α, ω и χ продольный угол наклона модели ξ, поперечный угол наклона модели η и угол поворота модели θ.

Фотограмметрия

уравнения (8) для трёх или более опорных точек и решают их. Координаты опорных точек находят геодезическими способами или методом фототриангуляции. Совокупность точек объекта, координаты которых известны, образует цифровую модель объекта, служащую для составления карты и решения различных инженерных задач, например для изыскания оптимальной трассы дороги. Кроме аналитических методов обработки снимков, применяются аналоговые, основанные на использовании фотограмметрических приборов – фототрансформатора, стереографа, стереопроектора и др.

Щелевые и панорамные фотоснимки, а также снимки, полученные с применением радиолокационных, телевизионных, инфракрасных-тепловых и других съёмочных систем, существенно расширяют возможности Ф., особенно при космических исследованиях. Но они не имеют единого центра проекции, и элементы внешнего ориентирования их непрерывно изменяются в процессе построения изображения, что осложняет использование таких снимков для измерительных целей.

Основные достоинства фотограмметрических методов работ: большая производительность, т.к. измеряются не объекты, а их изображения; высокая точность благодаря применению точных аппаратов и инструментов для получения и измерения снимков, а также строгих способов обработки результатов измерений; возможность изучения как неподвижных, так и движущихся объектов; полная объективность результатов измерений; измерения выполняются дистанционным методом, что имеет особое значение в условиях, когда объекты недоступны (летящий самолёт или снаряд) или когда пребывание в зоне объекта небезопасно для человека (действующий вулкан, ядерный взрыв). Ф. широко применяется для создания карт Земли, других планет и Луны, измерения геологических элементов залегания пород и документации горных выработок, изучения движения ледников и динамики таяния снежного покрова, определения лесотаксационных характеристик, исследования эрозии почв и наблюдения за изменениями растительного покрова, изучения морских волнений и течений и выполнения подводных съёмок, изысканий, проектирования, возведения и эксплуатации инженерных сооружений, наблюдения за состоянием архитектурных ансамблей, зданий и памятников, определения в военном деле координат огневых позиций и целей и др.

Лит.: Бобир Н. Я., Лобанов А. Н., Федорук Г. Д., Фотограмметрия, М., 1974; Дробышев Ф. В., Основы аэрофотосъемки и фотограмметрии, 3 изд., М., 1973; Коншин М. Д., Аэрофотограмметрия, М., 1967; Лобанов А. Н., Аэрофототопография, М., 1971; его же, Фототопография, 3 изд., М., 1968; Дейнеко В. Ф., Аэрофотогеодезия, М., 1968; Соколова Н. А., Технология крупномасштабных аэротопографических съемок, М., 1973; Русинов М. М., Инженерная фотограмметрия, М., 1966; Rüger W., Buchholtz A., Photogrammetrie, 3 Aufl, B., 1973; Manual of photogrammetry, v. 1–2, Menasha, 1966; Bonneval Н., Photogrammétrie générate, t. 1–4, P., 1972; Piasecki М. B., Fotogrametria, 3 wyd., Warsz., 1973.

А. Н. Лобанов.
Источник: БСЭ

распечатать

Похожие публикации

Технические основы фототеодолитной съемки сооружений

Основные понятия и определения 2.1. При инженерных съемках и исследованиях зданий и сооружений применяют фототеодолитную съемку. Фотографирование выполняется при помощи специальных фотокамер, снабженных ориентирным устройством и уровнями, что позволяет устанавливать фотокамеру в необходимое...

Справочник
Подробнее...

Руководство по применению фотограмметрических методов

РУКОВОДСТВО ПО ПРИМЕНЕНИЮ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ ОБМЕРНЫХ ЧЕРТЕЖЕЙ ИНЖЕНЕРНЫХ СООРУЖЕНИЙ Москва 1984 Приведены методы геодезических, фотосъемочных и фотограмметрических работ для составления обмерных чертежей инженерных сооружений. Для инженерно-технических работников...

Справочник
Подробнее...

Технология фотограмметрической калибровки цифровых камер

Самые современные технологии фотограмметрии предполагают использование цифровых фотограмметрических станций (ЦФС) и цифровой фотоаппаратуры. Цифровая фотограмметрическая станция представляет собой программный комплекс, предназначенный для фотограмметрической обработки цифровых стереоизображений на...

Технологии
Подробнее...

Программный комплекс ScanIMAGER

Программный комплекс ScanIMAGER предназначен для обработки результатов трехмерного лазерного сканирования применительно к архитектурным обмерам. Он построен по модульному принципу и поставляется в различных модификациях.
Подробнее...

Новочеркасский войсковой собор, полет по облаку точек

3D модель горельефа Е.В. Вучетича «Советскому народу слава!»

© Photorgammetria.ru, 2006—2017. Разработка и поддержка TCSE-CMS.com