Методическое пособие, программы и контрольная работа по курсу "фотограмметрия". М.: МиигаиК, 2012, -74 с
|
Скачать 1.03 Mb.
|
ВведениеПрименение фотограмметрии в картографии и для решения научных и инженерных задач. Краткий исторический обзор развития фотограмметрии и роль отечественных ученых. Стереоскопическое наблюдение и измерение снимковМонокулярное и бинокулярное зрение. Способы наблюдения стереоскопической модели по паре перекрывающихся снимков. Свойства стереоскопической модели. Способы стереоскопического измерения стереопары снимков. Точность наведения измерительной марки на точки стереопары. Фотограмметрические приборы ицифровые фотограмметрические системыСтереокомпараторы. Аналитические фотограмметрические приборы (АФП). Цифровые фотограмметрические системы (ЦФС). Теория стереопары и одиночного снимкаОсновные элементы центральной проекции и их свойства. Системы координат, применяемые в фотограмметрии. Элементы внутреннего и внешнего ориентирования снимка. Определение элементов внешнего ориентирования снимков во время съёмки. Формулы связи координат соответственных точек местности и стереопары снимков. Продольный и поперечный параллаксы. Построение геометрической модели объекта по стереопаре и ее внешнее ориентирование. Формулы связи координат соответственных точек местности и снимка. Точность определения координат точек объекта по стереопаре. Источники ошибок при фотограмметрических измерениях. ФототриангуляцияНазначение и классификация фототриангуляции. Способы построения маршрутной и блочной фототриангуляции. Точность фототриангуляции. Трансформирование снимков. Монтирование ортофотопланаНазначение и способы трансформирования снимков. Влияние угла наклона аэрофотоснимка и рельефа местности на положения точек на этом снимке. Цифровое трансформирование снимков. Монтирование цифрового ортофотоплана. Создание и обновление топографических карт по аэрофотоснимкамСтереотопографическая съёмка. Стереофотограмметрическая обработка снимков на ЦФС и АФП с целью создания карт и планов. Цифровые модели местности и их использование для создания карт и планов. Обновление топографических карт по аэроснимкам. Создание и обновление топографических карт по наземным фотоснимкамПрименение наземной стереофотограмметрической съёмки для создания и обновления топографических карт и планов, а также для решения научных и инженерных задач. Полевое и камеральное оборудование. Полевые и камеральные работы. Теоретические основы фотограмметрической обработки наземных фотоснимков. Создание и обновление карт по космическим снимкамИспользование космических снимков для создания и обновления карт. Особенности фотограмметрической обработки космических снимков. 1. Фотограмметрия и области её ПРИМЕНЕНИя Фотограмметрия позволяет определить по снимкам исследуемого объекта его форму, размеры и пространственное положение в заданной системе координат, а также его площадь, объём, различные сечения на момент съёмки и изменения их величин через заданный интервал времени. Название дисциплины происходит от греческих слов photos (свет), gram-ma (запись) и metreo (измеряю), что в вольном переводе означает измерение изображений объектов, записанных с помощью света. Если хотят подчеркнуть, что при измерении использовалось объёмное изображение объекта, то на основе греческого слова stereo (пространственный) такие измерения называют стереоскопическими или стереофотограмметрическими. Фотограмметрическая обработка снимков имеет следующие преимущества: 1) большая производительность труда благодаря тому, что измеряются не сами объекты, а их изображения. По снимкам объекта можно получить цифровую информацию о нём такой густоты, какой практически невозможно достичь при непосредственных промерах; 2) высокая точность измерений, т.к. съёмка объектов выполняется прецизионными фотокамерами, и снимки обрабатываются строгими методами с помощью компьютеров; 3) цифровую и графическую информацию об объекте можно получить, не вступая с ним в контакт, когда объект недоступен для человека или находится в среде, опасной для его жизни; 4) возможность получения в короткий срок информации о состоянии всего объекта и отдельных его частей; 5) возможность изучения не только неподвижных, но и движущихся объектов, а также скоротечных или медленно проходящих процессов; 6) оператор-фотограмметрист находится в благоприятных для человека камеральных условиях. Фотограмметрия имеет тесные связи с другими дисциплинами - математикой, программированием, геодезией, картографией, электронной техникой, точным приборостроением, авиацией, космонавтикой, физикой, химией. Фотограмметрию используют в различных областях науки, техники и производства, например: - для определения деформаций сооружений и их отдельных частей, происходящих в ходе эксплуатации и с течением времени; - для определения характеристик движущихся объектов; - при изысканиях железных и автомобильных дорог, трасс трубопроводов, линий электропередач и других линейных объектов; - при гидротехнических, гляциологических, геологических, географических изысканиях и исследованиях; - при реставрации памятников архитектуры, скульптурных монументов, уникальных предметов; - для фиксации и составления плана дорожно-транспортного происшествия или места преступления; - для определения по снимкам, полученным в электронном микроскопе, характеристик микрорельефа; - для лечения сетчатки глаз и установки контактных линз, изготовления зубных протезов, изучения внутренних органов человека и его внешней формы; - при пошиве одежды с учётом индивидуальных особенностей строения тела человека; - в военно-инженерном деле по снимкам определяют координаты ориентиров и целей, траекторию, скорость и другие параметры полёта снаряда, ракеты и других летящих объектов, составляют цифровые модели местности для обеспечения полёта низко летящих ракет и летательных аппаратов; - снимки, полученные с искусственных спутников Земли, используют для составления прогнозов погоды, научного прогнозирования месторождений полезных ископаемых, изучения океанов и морей, определения характеристик снегового покрова, анализа сельскохозяйственного производства и охраны природной среды. - широкое применение фотограмметрия получила при картографировании поверхности Земли, Луны, Венеры, Марса и других небесных тел. Можно привести и другие примеры использования фотограмметрии. 2. Основные события в истории фотограмметрии Появлению фотограмметрии предшествовал многовековой период возникновения и совершенствования графического способа получения перспективных изображений местности и преобразования их в план. Для этого использовалась камера-обскура (темная), являвшаяся прообразом фотокамеры. Описания работы с ней имеются в трудах Леонардо да Винчи (Leonardo da Vinci, 1500 г.) и немецкого астронома и математика И.Кеплера (J.Kepler, 1611 г.). Для удобства работы на свету была разработана камера-клара (светлая). Швейцарец М.А.Каппелер (M.A.Cappeler) в 1725 г. нарисовал две панорамные картины с целью составления карты горного массива Пилатус. Для этого он впервые использовал принцип пространственной засечки, названной впоследствии фотограмметрической. В 1759 г. немецкий математик И.Г.Ламберт (I.H.Lambert), используя принцип пространственной засечки, изложил теоретические основы перспективных изображений объектов. В 1791-1793 гг. на основе этих разработок французский гидрограф Ш.Ф.Ботан-Бопре (Ch.F.Beautemps-Beaupre) провел съёмку камерой-клара территорий Вера Круз и Ван Дименсленд и составил планы с помощью разработанного им способа иконометрия (от греческого слова eikon - изображение). Однако требовался способ закрепления для длительного хранения изображения, полученного в камере-обскура. В 1839 г. француз Л.Ж.Дагер (L.J.Daguerre) и англичанин Ф.Талбот (F.Talbot) объявили о разработанных ими способах получения фотоизображений в камере-обскура, а английский астроном Д.Гершель (J.Herschel) впервые применил термин фотография. Дальнейшие достижения в фотографии и создании мобильных фотокамер открыли дорогу появлению фотограмметрии. В 1852 г. французский топограф, инженер-майор Эмe Лосседа (Aime Laussedat) первым в мире выполнил фотосъёмку местности с целью создания по снимкам её плана. С этого года начинается история фотограмметрии, хотя это название появилось позже. Т.к. съёмка производилась для топографических целей, её назвали фототопографической. В 1858-1859 гг. под руководством Э.Лосседа с учётом набранного опыта была изготовлена первая в мире съёмочная система, приспособленная для наземных фототопографических съёмок и названная фототеодолит. Его конструкция представляла собой сочетание фотокамеры и теодолита. В 1858 г. французский фотограф Ф.Турнашон (F.Tournachon), публиковавший свои статьи под псевдонимом Надар (Nadar), первым в мире выполнил фотосъёмку местности с воздушного шара. Он взял привилегию на воздушную фотосъёмку с целью определения границ земельных участков. Однако, столкнувшись со сложностями преобразования снимков в план, ограничился выполнением и рекламированием воздушной фотосъёмки. В 1858 г. немецкий архитектор А.Мейденбауэр (F.Meydenbauer) использовал фотосъёмку для составления планов зданий и тем самым положил начало прикладному применению фотограмметрии, в данном случае в архитектуре. Он же в 1867 г. предложил название фотограмметрия. В России 18 мая 1886 г. первую фотосъёмку с воздушного шара произвел поручик А.М.Кованько (впоследствии генерал-лейтенант). В этом же году В.И.Срезневский создал первый в России фотоаппарат, предназначенный для воздушной фотосъёмки и являющийся прототипом аэрофотоаппарата. Этим фотоаппаратом 6 июля 1886 г Л.Н.Зверинцев произвел фотосъёмку с воздушного шара, управляемого А.М.Кованько. Они пролетели от Санкт-Петербурга до Кронштадта и отметили возможность изучения по воздушным фотоснимкам рельефа дна. В 1887-1889 гг. немецкий профессор К.Коппе (C.Koppe) создал фототеодолит, у которого впервые в мире на прикладной рамке были установлены координатные метки, которые закрепили на снимке координатную систему. В начале 90-х годов 19 века инженер-поручик В.Ф.Найденов (впоследствии полковник, профессор Военно-инженерной академии (ВИА)) начал проводить работы с целью созданию планов местности по воздушным фотоснимкам и в 1907 г. написал первый русский учебник "Измерительная фотография и применение её к воздухоплаванию". В 1891 г. инженер путей сообщений Н.О.Виллер впервые в России применил наземную фотосъёмку при изысканиях железных дорог на Кавказе. В 1892 г. немец Ф.Штольц (F.Stolze) предложил для стереоскопических измерений снимков способ мнимой марки, который впоследствии стали использовать в большинстве стереофотограмметрических приборов, в том числе и на современных цифровых фотограмметрических системах. В 1895-1896 гг. Ф.Н.Чернышев и академик Б.Б.Голицын провели наземные фототопографические съёмки на Новой Земле. В отчёте Б.Б.Голицын отметил, что по сравнению с мензульной съёмкой этот вид съёмки имеет преимущество во времени выполнения съёмки и в количестве измеряемых точек с одной постановки инструмента. В конце 1896 г. и начале 1897 г. инженер МПС Р.Ю.Тиле находился в загранкомандировке, в которую его послали с целью изучения разработок в области фототопографии. Собранная информация была им издана в 1897 г. в трёх номерах журнала МПС, а затем в 1898 г. в брошюре "Практическая фототопография (фотограмметрия)". Сам Р.Ю.Тиле был назначен заведующим фототопографическими работами МПС. В 1908-1909 гг. он издал трёхтомную монографию "Фототопография в современном развитии", в которой впервые в России в единой связности описал историю развития фотограмметрии, её теоретические основы, съёмочное и обрабатывающее оборудование, применение фотограмметрии в различных областях деятельности человека. В 1898 г. для съёмки с воздушного шара поручик С.А.Ульянин создал фотокамеру под названием "телеаппарат", который в то время был наиболее совершенным и использовался в течение долгого времени. В 1901 г. научный сотрудник немецкой фирмы Carl Zeiss К.Пульфрих (C.Pulfrich) разработал конструкцию стереокомпаратора, который был первым и самым высокоточным оптико-механическим стереофотограмметрическим прибором в течение 20 века. Кроме того, было положено начало существованию стереофотограмметрии. В 1908 г. австрийский военный топограф Э.Орель (E.Orel) на основе стереокомпаратора разработал конструкцию первого стереофотограмметрического прибора для составления топографических карт по наземным фотоснимкам и дал ему название "автостереограф". В сотрудничестве с К.Пульфри-хом прибор был усовершенствован и под названием стереоавтограф серийно выпускался фирмой Carl Zeiss в разных модификациях до 70-х гг. 20 века. В 1910 г. в России были выполнены первые опытные фотосъёмки с самолёта лётчиками Севастопольской школы; С.А.Ульянин создал первый в России фотоаппарат, предназначенный для съёмки с борта самолёта; С.М.Соловьев опубликовал брошюру "О стереофотограмметрии". В 1911 г. прошли первые испытания и с 1913 г. началась эксплуатация первого в мире полуавтоматического плёночного аэрофотоаппарата полковника В.М.Потте. Конструкция этого аэрофотоаппарата была в то время лучшей в мире, и у нас он использовался до конца 20-х гг. В 1915 г. в Германии М.Гассер (M.Gasser) сконструировал двойной проектор, который был первым фотограмметрическим прибором для создания топографических планов и карт по аэрофотоснимкам. Однако он не нашел применения, т.к. не было использовано стереоскопическое наблюдение и измерение снимков. Этот прибор положил начало созданию нового класса приборов - универсальных стереофотограмметрических приборов (УСП), которые позволяли оператору выполнить все процессы, связанные со съёмкой плановой и высотной частей топографической карты по аэроснимкам. В начале 20-х годов в Германии был создан автокартограф, у которого наблюдение и измерение снимков производились с использование стереозрения. В 1917 г. в России Р.В.Животовский написал "Курс аэрофотограмметрии", что указывает на смену термина "воздушная фотосъёмка" на аэрофотосъёмку. В России в 1920 г. Н.М.Алексапольский начал чтение курса по фотограмметрии в Московском межевом институте (ММИ), а в 1921 г. на геодезическом факультете ВИА. В 1925 г. под руководством Н.М.Алексапольского в ММИ была организована кафедра фотогеодезии (с 1939 г. фотограмметрии). Он же с 1932 г. был первым начальником кафедры фотограмметрии в ВИА. Н.М.Алексапольский был энтузиастом внедрения аэросъёмки в топографическое производство и своими работами способствовал развитию контурно-комбинированной съёмки. Совместно с П.П.Соколовым Н.М.Алексапольский разработал фототрансформатор МГИ. В разработку теории фотограмметрии и фотограмметрического приборостроения, кроме упомянутых соотечественников, свой вклад внесли Ф.В.Дро-бышев, А.С.Скиридов, Н.Я.Бобир, Н.Н.Веселовский, Н.А.Урмаев, М.Д.Коншин, Г.В.Романовский, А.Н.Лобанов, В.Б.Дубиновский, Р.П.Овсянников, Е.И.Калан-таров и др. Ф.В.Дробышев создал линейку для построения координатной сетки, стереометр для рисовки горизонталей по стереопаре, стереограф для создания топографических карт по стереопарам аэроснимков и другие приборы. А.С.Скиридов получил авторские свидетельства (1927, 1929, 1933 гг.) на автоматическое вычерчивание горизонталей путём сравнения перемены плотностей фотоизображений вокруг соответственных точек на левом и правом фотоснимках. Только появление компьютеров позволило решить данную проблему. Н.Н.Веселовский был в числе первых, кто выполнял опытные производственные работы по аэросъёмке городов в крупных масштабах. Разработанные в ходе выполнения всех этих работ методики легли в основу подобных последующих съёмок. Н.А.Урмаев в 1941 г. опубликовал "Элементы фотограмметрии", где изложил теорию фотограмметрии с использованием векторной алгебры. Эта работа, стала основой для написания учебников и монографий по фотограмметрии. Труды М.Д.Коншина способствовали разработкам теории и технологии дифференцированного метода создания топографических карт. Его теория обработки аэроснимков с преобразованными связками проектирующих лучей позволила создать в середине 50-х гг. отечественные УСП: стереопроектор (Г.В.Романовский, Е.И.Калантаров и др.), стереограф (Ф.В.Дробышев). А.Н.Лобанов, В.Б.Дубиновский, Р.П.Овсянников своими работами способствовали внедрению в нашей стране аналитических методов обработки снимков с использованием вычислительной техники. Г.В.Романовский и Е.И.Калан-таров разработали автоматизированный стереокомпаратор СКА с инструментальной точностью 2 мкм. В 1957 г. канадский фотограмметрист Ю.В.Хелава (U.V.Helava) на 1-м Международном фотограмметрическом съезде предложил создать аналитический фотограмметрический прибор. Первый в мире образец этого прибора, созданный фирмами OMI (Италия) и Bendix (США) под названием АР-1 (analytical plotter), был продемонстрирован в 1960 г. Конструкция прибора состояла из измерительного блока, в качестве которого был использован стереокомпаратор, компьютера и координатографа (графопостроителя). Программное обеспечение составил Ю.В.Хелава. Это было началом перехода фотограмметрии на использование компьютерной техники. В 90-е годы 20 века произошел полный переход на компьютерные технологии и цифровую обработку снимков, полученных различными съёмочными системами. Компьютер с программным пакетом полной обработки снимков стал цифровой фотограмметрической системой. Появился термин цифровая фотограмметрия и новые виды картодокументов - цифровая карта, цифровой ортофотоплан, цифровая модель местности, цифровая модель рельефа. Был создан высокоточный фотограмметрический сканер, преобразующий в цифровую форму снимки, полученные с помощью аналоговой фотокамеры, с сохранением их геометрических, фотометрических и точностных характеристик. Аналоговые фотокамеры уступают место цифровым фотокамерам, позволяющим вводить снимки в компьютер без использования сканера. Интересующиеся историей развития фотограмметрии в 19 - 20 веках могут прочитать об этом в Интернете: bvkras.narod.ru |
Похожие:
 |
Методическое руководство по курсу Теория вычислительных процессов Контрольная работа предназначена для контроля усвоения основ теоретического программирования методов исследования, интерпретации... |
 |
Методические указания по выполнению контрольной работы Контрольная... Контрольная работа выполняется по учебно-методическому пособию Авиационный английский язык. Контрольная работа : учеб метод пособие... |
|
Методическое пособие по выполнению практических работ по междисциплинарному курсу Методическое пособие предназначено для обучающихся по специальности 151901 Технология машиностроения |
|
Учебно-методическое пособие по курсу «Рентгенографический анализ» Казань, 2010 Методическое пособие предназначено для студентов и аспирантов геологического факультета |
|
Программа и методические указания по курсу «прикладная геодезия» Программа и методические указания по курсу «Прикладная геодезия». Часть Изд. МиигаиК. Упп «Репрография», 2012 г., с. 52 |
|
Методическое пособие для самостоятельной работы студентов по курсу... Методическое пособие подготовлено доцентом кафедры разведения с Х. животных и зоотехнологий Хасановой С. А |
|
Методическое пособие по вопросам организации и проведения контроля... Контроль выполнения мероприятий по устранению недостатков и нарушений, выявленных в результате проверки |
|
Учебно-методическое пособие к лабораторным занятиям по курсу «Основы кристаллооптики» Практическое руководство по работе с поляризационным микроскопом для исследования петрографических объектов: Учебно-методическое... |
|
Методическое пособие по вопросам организации и проведения контроля... Контроль выполнения мероприятий по устранению недостатков и нарушений, выявленных в результате проверки |
|
Учебно-методическое пособие филиал казанского (Приволжского) федерального... Кулинарный практикум: учебно-методическое пособие / А. Л. Файзрахманова, И. М. Файзрахманов. – Елабуга: Изд-во филиала кфу в г. Елабуга,... |
|
Учебно-методическое пособие Казань 2010 Печатается по рекомендации... Учебно-методическое пособие по курсу «Организационное поведение» /Д. М. Сафина. – Казань: Казанский (Приволжский) федеральный университет;... |
|
Контрольная работа по курсу «Теория менеджмента» Проанализировать... Ждем вас на осеннюю сессию, которая состоится с 24 сентября по 14 октября 2012 г. Просим вас до 15 сентября сдать в учебную часть... |
|
Контрольная работа по дисциплине «Английский язык» Контрольная работа предназначена для студентов специальности: 08. 02. 01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений», 4 курс... |
|
Контрольная работа по дисциплине «Английский язык» Контрольная работа предназначена для студентов специальности: 08. 02. 01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений», 4 курс... |
|
Контрольная работа по дисциплине «Английский язык» Контрольная работа предназначена для студентов специальности: 08. 02. 01 «Строительство и эксплуатация зданий и сооружений», 4 курс... |
|
Итоговая контрольная работа по географии 5 класс фгос Образовательные: Обобщить и систематизировать знания по курсу; выявить уровень усвоения учащимися результатов обучения |