Основные способы аналитической маршрутной фототриангуляции.

Различают три основных способа аналитической маршрутной фототриангуляции: способ связок, способ частично – зависимых моделей, способ независимых моделей.

В способе связок построение и уравнивание фотограмметрической сети выполняют одновременно по всем снимкам данного маршрута. Для каждой точки, включенной в сеть, составляют два уравнения зависимости координат точки снимка и соответствующей точки местности. Число таких уравнений в два раза больше числа изображений этих точек на снимках. Фотокоординаты точек измеряют на всех снимках маршрута, после чего вычисляют искомые координаты. Уравнивание выполняют с учетом весов всех измеренных величин. Способ связок позволяет строить сеть без определения элементов взаимного ориентирования, дает возможность более эффективно использовать определяемые при аэрофотосъемке элементы внешнего ориентирования снимков и другие данные, при этом фотограмметрические, геодезические и бортовые данные с учетом их весов уравнивают совместно.

Способ частично-зависимых моделей предусматривает последовательное построение моделей в системах координат, в которых соответствующие координатные оси совпадают или параллельны. Масштабы моделей неодинаковы, поэтому способ называют частично-зависимым. Последовательное соединение заключается в приведении масштаба последующей модели к масштабу предыдущей по связующим точкам, расположенным в зонах тройного перекрытия. Для соединения двух моделей достаточно иметь одну связующую точку, если модели ориентированы, но для повышения точности используют не менее трех.

Для построения первой модели задают элементы внешнего ориентирования X_S1Y_S1Z_S1α₁ первого аэроснимка данного маршрута, то есть левого снимка первой стереопары равными их приближенным значениям. Координаты центра проектирования X_S1Y_S1Z_S1 принимаются за начало фотограмметрической системы координат всей сети. Затем определяют элементы взаимного ориентирования первой пары аэроснимков. Для этого измеряют координаты шести точек на стереопаре и составляют шесть уравнений взаимного ориентирования, причем точки выбирают не строго по стандартной схеме. По угловым элементам внешнего ориентирования левого снимка α₁ и элементам взаимного ориентирования вычисляют дирекционный угол базиса и угол наклона базиса к горизонтальной плоскости:

 

где - угол наклона базиса стереопары к горизонтальной плоскости; Т – дирекционный угол базиса стереопары

Затем по элементам внешнего ориентирования первого аэрофотоснимка и элементам взаимного ориентирования первой пары вычисляют элементы внешнего ориентирования второго аэрофотоснимка по формулам:

где , – составляющие базиса фотографирования.

Величины - координаты центра проектирования второго аэроснимка в принято системе координат.

Где за ось X взято направление базиса, а ось Z лежит в главной базисной плоскости левого аэроснимка.

После этого вычисляют пространственные фотограмметрические координаты точек модели первой пары аэроснимков по формулам зависимости координат точек аэроснимков и местности. Но так как эти формулы справедливы для горизонтальных аэрофотоснимков, то необходимо измеренные координаты x и y точек стереопары плановых аэрофотоснимков предварительно преобразовать по угловым элементам внешнего ориентирование аэрофотоснимков по формулам трансформирования координат. Так будет построена модель первой стереопары сети. Затем строят модель второй пары аэрофотоснимков. Для этого определяют элементы взаимного ориентирования второй пары

Затем вычисляют угловые элементы внешнего ориентирования третьего аэрофотоснимка и составляющие базиса

В качестве элементов внешнего ориентирования левого аэрофотоснимка будут вычислены значения элементов внешнего ориентирования правого аэрофотоснимка первой стереопары. Поэтому получается, что система координат второй модели параллельна системе координат первой модели. Длину базиса второй модели выбирают близкой к длине базиса первой модели. После этого по формулам зависимости координат точек аэрофотоснимка и местности вычисляют пространственные фотограмметрические координаты точек в системе координат второй модели.

Соединение моделей состоит в масштабном преобразовании, то есть в приведении масштаба второй модели к масштабу первой и переносе начало координат. Для этого используют связующие точки.

После этого перевычисляют координат всех точек второй модели и центра проектирования S₂ в систему координат первой модели.

Аналогично строится и приводится к масштабу первой модели третья и все последующие. Так будет построена сеть, то есть будут получены пространственные фотограмметрические координаты точек всех моделей в единой системе координат, начало которой находится в точке S₁. Полученную таким образом общую модель ориентируют по опорным точкам, устраняя при этом деформации у модели.

Внешнее ориентирование сети предусматривает переход от фотограмметрических координат определяемых точек к геодезическим, что выполняется по опорным точкам. Координаты опорных точек определены в системе координат Гаусса, которая устанавливается отдельно для каждой зоны. Начало координат находится в пересечении среднего меридианы зоны с экватором. Ось X направлена на север, а ось Y – на восток. Фототриангуляционные сети могут иметь значительную протяженность и располагаться в нескольких зонах. Поэтому для внешнего ориентирования сети положения опорных точек должно определяться в единой системе координат. В качестве такой системы используют систему прямоугольных координат X_гY_гZ_г c началом в центре О_г эллипсоида. Она называется геоцентрической системой координат. Достоинство этой системы состоит в том, что она едина для всего эллипсоида и удобна при построении сетей большой протяженности.

Для перехода координат Гаусса к геоцентрическим координатам сначала вычисляют географические координаты L,B,H точек, а затем от географических координат переходят к геоцентрическим, используя формулы высшей геодезии. Одновременно с внешним ориентированием исключают деформацию сети. Поправки за деформацию вводится обычно с помощью полиномом (по специальным формулам) второго, третьего порядка малости, для применения которых фотограмметрическая и геоцентрическая системы координат должны быть приблизительно параллельны. В общем случае это невозможно. Поэтому используют промежуточную систему координат, определяют элементы ориентирования модели относительно промежуточной системы координат. Зная эти элементы, вычисляют координаты определяемых точек в промежуточной системе, используя полиномы, вносят поправки в эти координаты за деформацию модели. От исправленных координат точек сети в промежуточной системе переходят к геоцентрическим, а затем к координатам Гаусса. Если фототриангуляционные сети короткие, то нет необходимости применять геоцентрическую систему координат.

В способе независимыхмоделей каждая модель строится независимо от других в базисной системе координат и в произвольном масштабе.

Чтобы получить модель измеряют координаты, продольные и поперечные параллаксы точек стереопары, включенных в фотограмметрическую сеть. Для каждой пары аэрофотоснимков определяют элементы взаимного ориентирования в системе координат, ось X которой совмещена с базисом фотографирования, а плоскость XZ – с главной базисной плоскостью левого аэрофотоснимка. Для левого аэрофотоснимка угловые элементы внешнего ориентирования будут равны

Таким образом, для каждой модели принята собственная система координат, в которой вычисляют пространственные фотограмметрические координаты определяемых точек модели X,Y,Z, но прежде чем вычислять координаты точек модели, необходимо измеренные координаты x и y стереопары планового снимка преобразовать по угловым элементам внешнего ориентирования аэрофотоснимка по формулам трансформирования координат.

Соединение моделей выполняют по связующим точкам. Систему координат первой модели принимают за исходную. Путем сравнения координат связующих точек находят элементы ориентирования второй модели в системе координат первой модели. Аналогично определяют координаты точек третьей модели и всех последующих в системе координат первой модели.

Затем общую модель ориентируют относительно геодезической системы координат так же, как при построении сети способом из частично зависимых моделей.

Рассмотренные способы построения маршрутных сетей наиболее часто применяются в производстве, но имеются и другие способы, в которых элементарным звеном является не одиночная модель, а двойная или связка лучей одного аэрофотоснимка.

Вопросы для самопроверки

1. Назовите основные способы аналитической маршрутной фототриангуляции.

2. На чем основана аналитическая маршрутная фототриангуляция?

3. Какие основные процессы включают способы аналитической маршрутной фототриангуляции: способ связок, способ частично-зависимых моделей и способ независимых моделей.

4. В чем особенность способа связок.

5. В чем особенность способа частично зависимых моделей.

6. В чем особенность способа независимых моделей.

7. Какова последовательность действий при построении сети названными способами.

8. Какая исходная информация необходима для построения сетей?

9. Какие приборы используют для построения сетей аналитической фототриангуляции.