Министерство образования и науки Российской Федерации
_________________________
Московский государственный университет
геодезии и картографии (МИИГАиК)
____________________________________________________
Факультет дистанционных форм обучения
Заочное отделение
методическое пособие,
программы и
контрольная работа
по курсу
Фотограмметрия
Подлежит возврату в
деканат заочного
отделения факультета
дистанционных форм обучения
Для студентов 4 курса специальностей
120101.65 - прикладная геодезия,
120303.65 - городской кадастр
и 3 курса специальности
020501 - картография
Москва 2012
Составители - Краснопевцев Б.В., профессор кафедры фотограмметрии,
Курков В.М., доцент кафедры фотограмметрии.
Методическое пособие, программы и контрольная работа по курсу "фотограмметрия". –М.: МИИГАиК, 2012, -74 с.
Ил. 27.
Методическое пособие написано в соответствии с утверждёнными программами курса "фотограмметрия" по специальностям "прикладная геодезия", "городской кадастр" и "картография", рекомендовано кафедрой фотограмметрии и утверждено к изданию УМО МИИГАиК.
В методическом пособии изложены основные разделы теоретического курса "фотограмметрия" и контрольная работа, даны рекомендации по её выполнению.
Для студентов 4 курса специальностей 120101.65 - прикладная геодезия,
120303.65 - городской кадастр
и 3 курса специальности 020501 - картография.
Рецензенты:
© Московский государственный университет геодезии и картографии
(МИИГАиК)
Содержание
Введение..............................................................................................................................с. 4
Рабочая программа дисциплины "Фотограмметрия"
для специальности "Прикладная геодезия".....................................................................5
Рабочая программа дисциплины "Фотограмметрия и дистанционное зондирование
территории" для специальности "Городской кадастр".......................................................8
Рабочая программа дисциплины "Фотограмметрия"
для специальности "Картография".................................................................................11
1. Фотограмметрия и области её применения.................................................................13
2. Основные события в истории фотограмметрии..........................................................14
3. Цифровые карты (планы)...............................................................................................18
4. Цифровая фотограмметрическая система....................................................................19
5. Стереопара и стереоскопическая модель.....................................................................21
6. Условия получения стереопары и способы наблюдения стереомодели...................23
7. Способы стереоскопического измерения снимков.....................................................24
8. Основные элементы центральной перспективной проекции
кадрового фотоснимка...................................................................................................25
9. Рабочие площади снимка и стереопары.......................................................................27
10. Системы координат, применяемые при фотограмметрической
обработке снимков.........................................................................................................27
11. Система координат фотограмметрического сканера………………………..............29
12. Система координат снимка. Элементы внутреннего
ориентирования снимка................................................................................................30
13. Особенности измерения координат на цифровом снимке.........................................32
14. Система координат объекта. Элементы внешнего ориентирования
снимка.............................................................................................................................33
15. Элементы внешнего ориентирования пары снимков..................................................35
16. Системы координат модели объекта.
Элементы взаимного ориентирования пары снимков................................................36
17. Продольный и поперечный параллаксы.......................................................................37
18. Точность определения координат точек объекта
по измерениям стереопары...........................................................................................38
19. Технологическая схема стереофотограмметрической съёмки...................................40
20. Фототриангуляция..........................................................................................................42
21. Фотограмметрическая обработка одиночной стереопары.........................................45
22. Фотограмметрическая обработка одиночного снимка...............................................47
23. Цифровая модель рельефа местности. Матрица высот..............................................48
24. Фототрансформирование снимков...............................................................................50
25. Принцип цифрового ортофототрансформирования снимков....................................51
26. Цифровое ортофототрансформирование снимков равнинной местности................54
27. Монтирование фотоплана..............................................................................................55
28. Съёмка рельефа и контуров...........................................................................................56
29. Наземная стереофотограмметрическая съёмка...........................................................58
30. Кадастровые картографические документы................................................................68
Литература.............................................................................................................................69
Контрольная работа..............................................................................................................70
Введение
Курс "Фотограмметрия'' изучается студентами-заочниками с целью освоения теоретических основ и приобретения практических навыков по использованию методов и технических средств фотограмметрии применительно к получению топографической информации о местности и к решению разнообразных не топографических задач.
Согласно учебному плану студенты-заочники специальностей "прикладная геодезия", "городской кадастр" и "картография" должны изучить теоретическую часть дисциплины "Фотограмметрия'', выполнить контрольную и курсовую работы.
Контрольную работу студенты выполняют самостоятельно до прибытия в вуз на сессию и присылают её в деканат на проверку. Чтобы выполнить задания контрольной работы, необходимо изучить теоретические разделы данного методического пособия и рекомендации по выполнению этих заданий.
Закрепление теоретического курса и освоение практических навыков фотограмметрической обработки снимков студенты выполняют в вузе во время лабораторно-экзаменационной сессии. В период сессии студенты выполняют и защищают курсовую работу. Положительные результаты защиты курсовой работы оцениваются зачетом.
При положительных оценках контрольной и курсовой работ студенты допускаются к сдаче экзамена.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «фотограмметрия»
Рекомендуется для направления подготовки дипломированного специалиста 120100 - Геодезия, специальность 120101.65 - Прикладная геодезия
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является изучение теории фотограмметрии, методов и технологий получения и фотограмметрической обработки аэрокосмических снимков для создания и обновления топографических и кадастровых карт и других документов о местности.
Задачи дисциплины - приобретение студентами знаний и навыков, достаточных для планирования комплекса работ по фотограмметрической обработке снимков, получаемых аэрокосмическими и наземными съёмочными системами.
ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
Изучившие дисциплину «Фотограмметрия» должны знать:
- теоретические основы фотограмметрии;
- методы и системы, используемые при фотограмметрической обработке снимков;
- технологии создания и обновления топографических карт и планов.
Изучившие дисциплину "Фотограмметрия" должны уметь:
- обосновать варианты технологий создания и обновления топографических и кадастровых карт и планов фотограмметрическими методами;
- выполнять весь комплекс фотограмметрических работ.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Введение
Фотограмметрия и области ее применения.
Краткий обзор истории фотограмметрии. Роль российских ученых и инженеров в развитии фотограмметрии.
Геометрические свойства аэрокосмических и наземных снимков,
получаемых кадровыми и сканерными съёмочными системами
Принципы построения изображений снимаемых объектов кадровыми и сканерными съёмочными системами. Геометрические свойства снимков, получаемых кадровыми и сканерными съёмочными системами. Методы получения стереопар кадровых и сканерных снимков.
Теория одиночного кадрового снимка
Системы координат кадрового снимка и объекта съёмки, применяемые в фотограмметрии. Элементы внутреннего и внешнего ориентирования кадрового снимка. Методы и фотограмметрические системы, применяемые для измерения координат точек на аналоговых и цифровых одиночных снимках. Преобразование аналоговых снимков в цифровую форму. Фотограмметрические сканеры. Системы координат цифровых изображений. Внутреннее ориентирование кадровых снимков. Учет систематических погрешностей снимка из-за дисторсии объектива, деформации фотоматериала и рефракции атмосферы при выполнении процесса внутреннего ориентирования. Формулы связи координат соответственных точек снимка и местности. Формулы связи координат соответственных точек на наклонном и горизонтальном снимках, полученных из одной точки фотографирования. Влияние погрешностей высот точек объекта на точность определения их плановых координат по одиночному снимку. Масштабы снимка. Определение элементов ориентирования снимка по опорным точкам.
Теория пары кадровых снимков
Бинокулярное зрение. Методы стереоскопического наблюдения и измерения аналоговых и цифровых снимков. Координаты и параллаксы соответственных точек на стереопаре снимков. Формулы связи координат точек местности и координат их изображений на паре кадровых снимков. Определение координат точек местности по паре снимков методом двойной обратной фотограмметрической засечки. Условие, уравнения и элементы взаимного ориентирования снимков. Определение элементов взаимного ориентирования. Построение фотограмметрической модели. Внешнее ориентирование фотограмметрической модели. Элементы внешнего ориентирования модели. Определение элементов внешнего ориентирования модели и элементов внешнего ориентирования пары снимков по опорным точкам. Точность определения координат точек местности по паре кадровых снимков.
Стереофотограмметрические системы
Назначение и классификация стереофотограмметрических систем.
Цифровые и аналитические стереофотограмметрические системы.
Принципы автоматической идентификации соответственных точек на стереопаре снимков на цифровых стереофотограмметрических системах.
Алгоритмы и методы выполнения процессов внутреннего и взаимного ориентирования кадровых снимков, построения и внешнего ориентирования фотограмметрической модели на цифровых и аналитических стереофотограмметрических системах.
Построение цифровых моделей рельефа и контуров на стереофотограмметрических системах.
Трансформирование кадровых снимков
Назначение и методы трансформирования снимков. Цифровое трансформирование снимков в ортогональную проекцию и в проекцию карты. Создание фотопланов по перекрывающимся снимкам. Оценка точности трансформированных изображений.
Пространственная фототриангуляция
Назначение и классификация методов пространственной фототриангуляции. Теория маршрутной и блочной пространственной фототриангуляции. Методы исключения систематических погрешностей снимка при построении пространственной фототриангуляции. Особенности построения сетей пространственной фототриангуляции с использованием значений линейных и угловых элементов внешнего ориентирования, определенных в полете с помощью инерциальных и GPS систем. Точность пространственной фототриангуляции. Технологии построения сетей пространственной фототриангуляции.
Наземная фотограмметрия
Фотограмметрические и цифровые съёмочные камеры, при меняемые в наземной фотограмметрии. Фотограмметрическая калибровка съёмочных камер.
Основные случаи стереофотограмметрической съёмки. Особенности фотограмметрической обработки одиночных и стереопар наземных снимков. Использование известных значений элементов внешнего ориентирования и других опорных данных при фотограмметрической обработке наземных снимков.
Точность наземной стереофотограмметрической съёмки. Выбор оптимальных параметров наземной стереофотограмметрической съёмки.
Фотограмметрические и стереофотограмметрические методы наземной съёмки статических и динамических объектов.
Трехмерные лазерные сканеры и их применение в наземной фотограмметрии. Принцип формирования дискретной трехмерной модели объекта съёмки трехмерным лазерным сканером. Внешнее ориентирование трехмерной модели по опорным точкам. Объединение и внешнее ориентирование отдельных дискретных моделей в общую модель объекта. Создание цифровых моделей рельефа и цифровых векторных моделей объекта по материалам трехмерного лазерного сканирования. Комбинированная фотограмметрическая обработка материалов трехмерного лазерного сканирования и фотографической съёмки объекта.
Применение методов наземной фотограмметрии в топографии, промышленности, архитектуре и строительстве.
Фотограмметрическая обработка одиночных и стереопар
аэрокосмических сканерных снимков
Классификация аэрокосмических сканерных съёмочных систем.
Системы координат сканерных съёмочных систем: оптико-механических и оптико-электронных сканеров, лазерно-локационных съёмочных систем. Элементы внешнего ориентирования сканерных съёмочных систем. Системы координат сканерных снимков.
Методы фотограмметрической обработки одиночных и стереопар сканерных снимков.
Особенности цифрового трансформирования сканерных снимков.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «Фотограмметрия и
дистанционное зондирование территории»
Рекомендуется для направления подготовки дипломированного специалиста 120300 - Землеустройство и кадастры,
специальность 120303.65 - Городской кадастр
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью дисциплины является изучение теории фотограмметрии, методов и технологий получения и фотограмметрической обработки аэрокосмических снимков для создания и обновления топографических и кадастровых карт и других документов о местности.
Задачи дисциплины - приобретение студентами знаний и навыков, достаточных для планирования комплекса работ по фотограмметрической обработке снимков получаемых аэрокосмическими и съёмочными системами.
ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
Изучившие дисциплину «Фотограмметрия и дистанционное зондирование территорий» должны знать:
- теоретические основы фотограмметрии;
- методы и системы, используемые при фотограмметрической обработке снимков;
- технологии создания и обновления топографических карт и планов;
Изучившие дисциплину "Фотограмметрия" должны уметь:
- обосновать варианты технологий создания и обновления топографических и кадастровых карт и планов фотограмметрическими методами;
- выполнять весь комплекс фотограмметрических работ.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Введение
Фотограмметрия и области ее применения.
Краткий обзор истории фотограмметрии. Роль российских ученых и инженеров в развитии фотограмметрии.
Геометрические свойства аэрокосмических и наземных снимков,
получаемых кадровыми и сканерными съёмочными системами
Принципы построения изображений снимаемых объектов кадровыми и сканерными съёмочными системами. Геометрические свойства снимков, получаемых кадровыми и сканерными съёмочными системами. Методы получения стереопар кадровых и сканерных снимков.
Теория одиночного кадрового снимка
Системы координат кадрового снимка и объекта съёмки, применяемые в фотограмметрии. Элементы внутреннего и внешнего ориентирования кадрового снимка. Методы и фотограмметрические системы, применяемые для измерения координат точек на аналоговых и цифровых одиночных снимках. Преобразование аналоговых снимков в цифровую форму. Фотограмметрические сканеры. Системы координат цифровых изображений. Внутреннее ориентирование кадровых снимков. Учет систематических погрешностей снимка из-за дисторсии объектива, деформации фотоматериала и рефракции атмосферы при выполнении процесса внутреннего ориентирования. Формулы связи координат соответственных точек снимка и местности. Формулы связи координат соответственных точек на наклонном и горизонтальном снимках, полученных из одной точки фотографирования. Влияние погрешностей высот точек объекта на точность определения их плановых координат по одиночному снимку. Масштабы снимка. Определение элементов ориентирования снимка по опорным точкам.
Теория пары кадровых снимков
Бинокулярное зрение. Методы стереоскопического наблюдения и измерения аналоговых и цифровых снимков. Координаты и параллаксы соответственных точек на стереопаре снимков. Формулы связи координат точек местности и координат их изображений на паре кадровых снимков. Определение координат точек местности по паре снимков методом двойной обратной фотограмметрической засечки. Условие, уравнения и элементы взаимного ориентирования снимков. Построение фотограмметрической модели. Внешнее ориентирование фотограмметрической модели. Элементы внешнего ориентирования модели. Определение элементов внешнего ориентирования модели и элементов внешнего ориентирования пары снимков по опорным точкам. Точность определения координат точек местности по паре кадровых снимков.
Стереофотограмметрические системы
Назначение и классификация стереофотограмметрических систем.
Цифровые и аналитические стереофотограмметрические системы.
Принципы автоматической идентификации соответственных точек на стереопаре снимков на цифровых стереофотограмметрических системах.
Алгоритмы и методы выполнения процессов внутреннего и взаимного ориентирования кадровых снимков, построения и внешнего ориентирования фотограмметрической модели на цифровых и аналитических стереофотограмметрических системах.
Построение цифровых моделей рельефа и контуров на стереофотограмметрических системах.
Трансформирование кадровых снимков
Назначение и методы трансформирования снимков. Цифровое трансформирование снимков в ортогональную проекцию и в проекцию карты. Создание фотопланов по перекрывающимся снимкам. Оценка точности трансформированных изображений. Цифровое трансформирование снимков застроенных территорий.
Пространственная фототриангуляция
Назначение и классификация методов пространственной фототриангуляции. Теория маршрутной и блочной пространственной фототриангуляции. Методы исключения систематических погрешностей снимка при построении пространственной фототриангуляции. Особенности построения сетей пространственной фототриангуляции с использованием значений линейных и угловых элементов внешнего ориентирования, определенных в полете с помощью инерциальных и GPS систем. Точность пространственной фототриангуляции. Технологии построения сетей пространственной фототриангуляции.
Фотограмметрическая обработка одиночных и стереопар
аэрокосмических сканерных снимков
Классификация аэрокосмических сканерных съёмочных систем. Системы координат сканерных съёмочных систем: оптико-механических и оптико-электронных сканеров, лазерно-локационных съёмочных систем. Элементы внешнего ориентирования сканерных съёмочных систем. Системы координат сканерных снимков.
Методы фотограмметрической обработки одиночных и стереопар сканерных снимков.
Особенности цифрового трансформирования сканерных снимков.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «фотограмметрия»
Рекомендуется для направления подготовки дипломированного специалиста
по специальности 020501 - картография
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Целью преподавания дисциплины "Фотограмметрия" студентам картографической специальности является обеспечение их знаниями методов фотограмметрической обработки снимков поверхностей Земли и других планет с целью создания карт разного назначения на эти поверхности.
В связи с тем, что аэрогеодезическое производство перешло на изготовление цифровых карт, которые наиболее оперативно создаются по аэрокосмическим и наземным снимкам, картографы должны знать современные методы цифровой фотограмметрической обработки этих снимков.
Задачи дисциплины - приобретение студентами знаний и навыков в области фотограмметрической обработки снимков на цифровых фотограмметрических системах с целью создания цифровых и графических карт разных масштабов и различного назначения по аэрокосмическим и наземным снимкам.
Для успешного освоения теоретических и практических основ "Фотограмметрии" студентам необходимы знания по дисциплинам: высшая математика, физика (раздел "Оптика"), геодезия, теория ошибок. Изучение дисциплины "Фотограмметрия" будет способствовать лучшему усвоению дисциплин: математическая картография, дешифрирование, геоинформационное картографирование, проектирование и составление карт.
ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
По окончании изучения курса "Фотограмметрия" студент картографической специальности должен иметь представление о современных технологиях и методиках фотограмметрической обработки наземных, аэро- и космических снимков с целью создания цифровых карт поверхности Земли и планет Солнечной системы.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
|
