Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние проблемы автоматизированного обновления картографических материалов и перспективнее развития 13
1.1. Анализ существующей технологии обновления, возможность автоматизации процесса 13
1.2. Анализ технических средств, используемых для автоматизации картографических работ .21
1.3. Особенности автоматизации обновления крупномасштабных карт с применением материалов - аэрофотосъемки и графопостроителей ., 30
Выводы .37
ГЛАВА 2. Анализ точности и надёжности определения элементов взаимного и внешнего ориентирования одиночной стереомодели 39
2.1. Постановка задачи. Анализ методов определения элементов взаимного и внешнего ориентирования.39
2.2. Надёжность определения элементов взаимного и внешнего ориентирования . 60
2.4. Использование элементов внешнего ориентирования как основы для решения задачи автоматизированного обновления 111
Выводы 113
ГЛАВА 3. Преобразсвание координат в картографическую систему . 115
3.1. Характеристика картографических материалов...115
3.2, Влияние ошибок исходных данных на точность планового фотограмметрического сгущения 116
3.3. Анализ точности и надёжности использования существующих топографических материалов для сгущения новых аэрофотосъёмок 120
Выв оды 134
ГЛАВА 4. Автоматизация подготовки системы установочных данных для современных фотограмметрических приборов 136
4.1. Современное состояние вопроса подготовки ус-танов очных данных 136
4.2. Основные факторы, оказывающие влияние на точность составления и обновления топографических карт на фотограмметрических приборах..139
4.3. Вычисление системы установочных данных для современных фотограмметрических приборов 145
4.4. Экспериментальная проверка возможности определения координат дополнительных точек снимков по ранее определённым элементам внешнего ориентирования 153
Выводы 158
Заключение 161
Общие выводы 163
Экономический расчёт 166
Литература 172
Приложение 183
- Анализ технических средств, используемых для автоматизации картографических работ
- Надёжность определения элементов взаимного и внешнего ориентирования
- Анализ точности и надёжности использования существующих топографических материалов для сгущения новых аэрофотосъёмок
- Вычисление системы установочных данных для современных фотограмметрических приборов
Введение к работе
Важнейшая задача экономической политики партии - необходимость быстрого роста производительности труда за счет резкого сокращения доли ручного труда, комплексной механизации производства без привлечения дополнительной рабочей силы, распространяется и на топографо-геодезичес-кое производство.
В программном документе:"О развитии народного хозяйства СССР на 1981-1985 гг. и до 1990 года" поставлены большие задачи по разведке и освоению месторождений полезных ископаемых,проектированию и вводу в действие крупных промышленных и энергетических комплексов, проведению на больших площадях мероприятий по мелиорации и освоению земель, значительному расширению городского и сельского строительства, увеличению дорожной сети и других линейных инженерных сооружений.
В связи с интенсивным освоением природных ресурсов нашей страны существенно возрастает роль топографо-геоде-зической продукции, без которой невозможно решение большинства плановых и экономических задач. Развитие современного топографо-геодезического производства должными темпами возможно лишь путем постоянного совершенствования техники, технологии, широкого внедрения ЭВМ во все производственные процессы.
Таким путем и обеспечивается в топографо-геодезичес-ком производстве рост производительности труда, что позволяет в основном, своевременно и с высоким качеством решать -возникающие задачи. Однако существует еще целый ряд проблем, требующих достаточно срочного решения. Среди этих проблем и проблема обновления картографических материалов, особенно существенная для обновления карт и планов крупного масштаба, большая часть которых идёт в дело сразу же после их изготовления.
Интенсивное промышленное и гражданское строительство во многих городах и посёлках приводит к тому, что крупномасштабные картографические материалы на соответствующие территории быстро стареют. Так по результатам обследования ряда городов Дальнего Востока установлено, что ежегодно на на 30-40% их площади следует выполнить обновление 10-15% контуров. Через три года на 25-30% устаревает ситуации почти на половине площадей, а через 5 лет практически весь картограс ический материал нуждается в серьёзной и полной корректуре.
В связи с указанными обстоятельствами вполне понятна сложность практической реализации задачи поддержания крупномасштабного картографического материала на современном уровне. Действительно, каждое из отдельных изменений может быть нанесено на оригиналы ранее созданных карт множеством различных ( хорошо известных ) топографических способов, однако массу этих отдельных изменений этими способами достаточно быстро не отобразить.
Следовательно, помочь в решении задачи может только
периодическая аэрофотосъемка и наиболее совершенные методы её обработки, интерпретации и соотнесения к картограми - ческим оригиналам,
Учитывая необходимость выполнения работ по обновлению карт в сжатые сроки и некоторые особенности работы (локальность, замкнутость зон изменения, их сравнительно незначительные площади, максимальный объём изменений в плановых элементах местности, и т.д.), а также наличие на обновляемые территории ранее выполненных залётов и как правило высокоточных картографических материалов, методика использования аэрофотосъёмки для обновления может значительно отличаться от обычной методики картографирования в сторону большей эффективности и экономичности.
Базой для соответствующих решений могут стать ранее выполненные залёты и расчленённые оригиналы карт, выполненные на пластиках, а для отображения изменений могут быть использованы стереофотограмметрические приборы с передачей данных на графопостроители.
Однако, пока ещё задачи обновления не решаются подобным образом в силу ряда причин, основные из которых таковы: - существующие методы фотограмметрического сгущения предназначены для создания временных каталогов фотограмметрических точек, которые используются однократно в процессе картографирования. По завершении этого процесса диапозитивы и аэроснимки с каталогами фотограмметрических точек уничтожаются. Это обосновывается различными причинами, в том числе и отсутствием для хранения материалов значительных производственных площадей.
Таким образом,при необходимости получения дополнительных или повторных координат точек, все фотограмметрическое сгущение выполняется заново, что ни технически, ни экономически нецелесообразно. Старые залеты для обновления крупномасштабных карт обычно не используются.
Возможности использования имеющихся крупномасштабных топографических планов вместо полевой подготовки для фотограмметрического сгущения по новым залетам недостаточно изучены и не проверены в широкой производственной практике, хотя в последние годы появилось много различных предложении и разработок. В основном все эти разработки применяются для обновления карт средних и мелких масштабов.
К этому следует добавить, что технологии, которая позволяла бы решать задачу повторного использования аэрофотосъемочных залетов, выполняемых для целей крупномасштабного картографирования, практически пока еще не отлажена и требует своих разработок .
Это вызывает необходимость при обновлении по аэрофотомате-риалам в значительных объемах полевых работ, в излишне больших затратах на повторное фотограшетрическре сгущение, приводит к потере темпа, а отчасти и качества работ. Предполагается, что проблема эта может быть решена с использованием современных достижений аналитической фотограмметрии на базе тлеющегося в производственных предприятиях оборудования для обработки аэрофотоснимков и быстродействующих ЭВМ с большими объемами оперативной и внешней памяти.
Представляемая к защите диссертация посвящена теоретическому и практическому рассмотрению совокупности вопросов повторного использования материалов фотограмметрического сгущения, а также анализу возможности выполнения сгущения полевой подготовки - с использованием в качестве опоры контурных точек рупномасштабных карт и элементов внешнего ориентирования ранее выполненных залётов.
Суть рассмотренной в диссертации, опробованной и внедрённой в производство технологии заключается в следующем:
В ходе фотограмметрического сгущения определяются элементы взаимного и внешнего ориентирования каждой из стерео-моделей, совокупность которых составляет паспортные данные стереомодели. Эти данные вместе с идентификаторами залёта и модели составляют базу всех дальнейших работ и хранятся постоянно на внешних носителях информации.
При необходимости выполнения фотограмметрического сгущения по вновь выполненному залёту, площадь которого перекрывает ранее проложенные и сгущенные маршруты аэрофото-съёмки, проект сгущения составляется в обычном порядке, а ряд общих точек на аэрофотоснимке нового и ранее выполненного залётов переносятся на последний.
Для стереопар старого залёта, на которые попали выбранные при проектировании точки нового залёта, выполняются фотограмметрические измерения на стерео(или моно)компараторах, при этом измеряются лишь координаты меток и отображённых новых точек, выбранных в произвольном порядке для определения элементов взаимного ориентирования. Таким образом, никаких дополнительных работ по проектированию, наколу точек и сгущению точек старого залёта не производится.
С известными элементами внешнего ориентирования старого залёта определяются координаты точек нового залёта, кото рые и служат аналогом точен полевой подготовки.
При отсутствии необходимости выполнения фотограмметрического сгущения (обновляемые элементы расположены в пределах одной стереопары) более целесообразным может оказаться восстановление стереомодели по контурным точкам карты (плана); при невозможности использования старых залётов (утрата, потеря качества, и т.д.) сгущение может быть выполнено с использованием контурных точек карт и планов вместо точек полевой подготовки.
Результатом обработки материалов нового залёта должны стать элементы внешнего ориентирования стереомоделей и определённые по ним установочные данные фотограмметрических приборов или семантически-цифровой каталог обновляемых элементов, записанный на внешнем носителе информации в виде, пригодном для отображения этих элементов на графопостроителях или полутоновых дисплеях.
Предлагаемая технология может быть использована не только для обновления, но и для решения других задач, таких как подсчёт объёмов земляных работ из периодических съёмок, контроль разного рода протяжённых в пространстве инженерных сооружений, построение цифровых моделей для целей геологии, геофизики, и т.д.
Достоинства предлагаемой методики заключаются не только в её экономичности, но и в том, что практически координаты новых точек будут определены в ранее принятой системе, то есть относительная точность и надёжность результатов окажутся достаточно высокими. -Кроме того, поскольку основу системы составляют аналитические методы, создаются предпосылки для автоматизации производственных процессов, для все более интенсивного и полного внедрения в производство современных ЭВМ и средств машинного сервиса (графопостроители, дисплеи, микро-ЭВМ, и т.д.).
Таким образом, предлагаемую систему можно рассматривать как одну из ступеней решения задачи автоматизации картографических работ.
В ходе разработки, отладки и внедрения предлагаемой методики возникла необходимость в решении ряда научно-производственных задач для выбора оптимальных технологических решении. К их числу относятся:
I) Анализ точности и надежности построения относительной стерео-модели в зависимости от точности измерений и топологических характеристик точек, на которых измеряются координаты и параллаксы.
Решению этой задачи неоднократно уделялось самое серьезное внимание (в работах й.Т. Антипова, В.Б. Дубиновского и др.). Однако в автоматизированной системе обработки информации вопросы надежности, то есть защиты результатов от влияния грубых ошибок, приобретают особую остроту и требуют для принятия производственных решений значительных объемов дополнительных исследований.
2) Анализ точности и надежности определения элементов внешнего ориентирования в зависимости от точности фото Модель, созданная по элементам взаимного ориентирования аэрофотоснимков. грашлетрических измерений, от топологии расположения точек с исходными координатами, от точности относительной модели, от точности определения элементов взаимного ориентирования, от методов определения координат точек Эти вопросы сравнительно слабо освещены в отечественной литературе, поэтому их исследование занимает важное место в диссертации,
3). Анализ зависимостей между точностью исходных данных и точностью результатов сгущения на базе разработанной к.т.н. В.А. Шульманом апостериорной оценки точности фотограмметрического сгущения.
Этот анализ позволил вывести соотношения между масштабами обновляемой карты и аэрофотосъёмки, между основными параметрами старых и новых залётов, позволили определить возможность использования различных карт и планов для внешнего ориентирования фотограмметрических сетей.
Результаты исследований изложены в ІУ главах,
В I главе дана краткая характеристика современного состояния вопроса составления и обновления карт. В частности, уделяется внимание анализу современного состояния картографических материалов на территорию Дальнего Востока в связи с тем, что апробация и внедрение предлагаемой технологической схемы было проведено по материалам аэрофотосъёмок Дальнего Востока, где в настоящий момент ведётся интенсивное строительство, особенно в зоне БАМа, требующее и столь же интенсивного обновления и составления карт и планов на эти -участки. Даётся также анализ использования существующих материалов для последующих работ. Указывается на возникающую при этом проблему хранения аэрофотосъёмочных данных с целью их дальнейшего использования. Кратко рассмотрен вопрос определения установочных данных для фотограмметрических приборов.
So II главе выполнен анализ точности и надёжности построения относительной и абсолютной стереомоделей по паре аэрофотоснимков в зависимости от всех факторов, перечисленных в постановке задачи.
В 111 главе рассмотрен вопрос возможности использования существующих топографических материалов для фотограмметрического сгущения новых аэрофотосъёмок. Выполнен анализ влияния исходных данных на точность фотограмметрического сгущения.
В ЇУ главе рассмотрены вопросы подготовки установочных данных для фотограмметрических и стереофотограмметри-ческих приборов по элементам внешнего ориентирования аэрофотоснимков, полученных аналитическим путём.
Результатом диссертационной работы является разработанная методика использования аэросъёмочных и топографических данных для целей ускоренного составления и обновления карт (планов) крупных масштабов. Необходимой частью предлагаемой методики служит подпрограмма "Модель", являющаяся одной из составных частей комплекса программ для технологической обработки фотограмметрических измерений на ЭВМ ЕС, внедрённой в Предприятии Ш 2 ГУГК,
Анализ технических средств, используемых для автоматизации картографических работ
Мировая картографическая литература последнего десятилетия отражает интенсивность развития автоматизации всех процессов картографирования. При этом в центре внимания стоит вопрос создания автоматизированных картографических систем (АКС), призванных решить задачу комплексной автоматизации всех процессов картографирования.
Автоматизированные системы подразумевают при своём функционировании обязательное участие человека. Суть функционирования автоматизированных систем заключается в расчёте по различным критериям множества вариантов объекта. При этом критерии оптимальности и окончательный вариант выбирает сам человек[б4].
Функционирующие- в настоящее время АКС весьма разнообразны по своей структуре и программному обеспечению, но последовательность основных этапов обработки картограф-ческой информации у них одинакова [і], [13] , [14] , [20] ,,[28] ,[39] ,[41] , [63] ,[ 65] ,[91] ,[92] и другие: - на первом этапе получают цифровую информацию на картографируемую территорию только из обработки аэрофотоснимков (если карта создаётся вновь) или по данным созданной карты и обрабатываемым аэрофотоснимкам (если выполняется обновление); - на втором этапе цифровая информация обрабатывается на ЭВМ; - и на последнем этапе различные составительские оригиналы вычерчиваются на автоматическом координатографе. Большинство технологий автоматизированного создания и обновления контурной части карт и планов можно условно разделить на три этапа: первый - составление оригиналов непосредственно по результатам полевых измерений; второй - получение составительских оригиналов по аэрофототопо графическим материалам; третий - по картографическим мате риалам в камеральных условиях (изготовление специальных карт, перекомпановка их, обновление, составление карт в уменьшенном масштабе и т. п.) Технология первого типа предназначена в основном для создания планов и карт в масштабах 1:200 - 1:2000, реже 1:5000 и может быть как самостоятельной, так и входить в технологию второго типа в качестве дополнительного звена, К данному типу относятся технологии, используемые в ГДР, ЧССР, СССР, Ф. FF и других странах. Третий тип технологий в большей степени используется для составления карт средних и мелких масштабов ( 1:10000 и мельче ), В ВНР, ГДР, СССР, ЧССР, США. и других странах применяется и второй тип технологий, связанный с измерениями аэрофотоснимков на стереофотограмметрических приборах и их обработкой на ЭВМ. При этом принята в основном следующая этапность проведения работ: аэрофотосъёмка, дешифрирова- ние, привязка аэрофотоснимков, досъёмка элементов местности наземными топографическими методами, измерение данных на фотограмметрических приборах с полуавтоматической регистрацией на машинные носители, обработка на ЭВМ, воспроизведение картографического изображения на автоматическом координатографе или графопостроителе, доработка составительского оригинала вручную, изготовление издательского оригинала. Такая последовательность с перестановками этапов принята в ряде стран: ВНР, ГДР, СССР, США и др. [13]. Основными недостатками технологии этого типа являются следующие: - невозможность развития их до автоматических вследствие использования универсальных стереофотограмметрических приборов, работа которых пока не поддаётся ПОЛНОЙ автоматизации; - большая доля ручных работ; - отсутствие возможности накопления и обновления обработанной информации, вследствие чего описанная технология считается малорентабельной, а это приводит к ограниченному её использованию. Важное значение при автоматизации технологических про- цессов имеет экономический эффект, получаемый от использования новых методов и технических средств, К сожалению, в литературе освещению этого вопроса уделяется недостаточно внимания, хотя и ясно, что максимальный экономический эффект может быть получен только в результате комплексного использования современных технических средств и методов на всех этапах. В настоящее время процесс составления и обновления топографических карт различных масштабов обычно базируется на применении модернизированного или вновь созданного парка фотограмметрических приборов, современных электронных вычислительных машин и соответствующего программного обеспечения. Из отечественных ЭВМ наиболее соответствуют требованиям картографо-геодезического производства ЕС Е&М и разработанные в последние годы СМ ЭВМ. За рубежом для этих целей чаще всего используются различные модели ИБМ ДЦП-8, 9,11 и другие. Характерными особенностями фотограмметрического приборостроения в последние годы являются: 1. Совершенствование известных и разработка новых аналитических универсальных стереоприборов (АУСП). 2. Создание комплексных автоматизированных аналоговых и аналитических фотограмметрических систем (АфС), позволяющих одновременно решать несколько задач (фототриангуляция, составление графических планов, построение моделей местности (ЦММ), вычисление данных, необходимых для проектирования сооружений и др.). А.Н. Лобановым и И,Г. Журкиным предложен аналитический фотокартограф для автоматической цифровой обработки стереопар и получения ортофотосшшков с изображением рельефа местности [29] , [39] , [40] , Н.Д. Коншин и Г .А Зотов предложили новый АУСП - анаграф, в котором вместо ЕВМ используется специализированный микропроцессор с объёмом памяти 0.25К [29] . Разработан и предложен целый ряд универсальных аналитических стереофотограмметричесних приборов и систем как отечественными, так и зарубежными авторами. В частности, такие как Топомат СгхгЛ %ei&S Лепа (ГДР) - для фотограмметрической обработки снимков; Анаплот - АУСП (Канада), для обработки снимков любых типов, включая и стереоскопические измерения двух снимков, резко отличающихся фокусными расстояниями, масштабом и высотой съёмки; цифровой стереокартограф D2 и новая модель аналитического стерео-плоттера АР/С4 фирмы ОМІ (Италия) и ряд других приборов и систем.
Надёжность определения элементов взаимного и внешнего ориентирования
Определение элементов внешнего ориентирования моделей таким образом позволит создать предпосылки к ускорению технологического процесса за счёт более быстрого получения элементов внешнего ориентирования, быстрого и надёжного ориентирования снимков в кассетах фотограмметрических приборов.
Кроме рассмотренных выше способов определения элементов внешнего ориентирования снимков, основанных на применении одиночной и ДВОЙНОЙ обратных фотограмметрических засечек, известны способы, позволяющие измерять эти элементы в полёте, в момент экспозиции, без использования опорных точек. Например, радиогеодезическая система определяют координаты центра проекции, гироскопические приборы измеряют углы наклона снимков. Для измерения высот фотографирования служит радиовысотомер, а разности высот фотографирования находят с помощью статоскопа. Однако точность бортовых приборов пока недостаточна и не соответствует требованиям составления и обновления карт крупных масштабов.
Для решения задач определения элементов взаимного и внешнего ориентирования необходимо рассмотреть вопросы надёжности их определения, поскольку проблема обеспечения надёжности в решениях III комиссии МфО на ХІУ Международном фотограмметрическом конгрессе 1980 г. сформирована и выделена как одна из важных и это связано в первую очередь с тем, что в настоящее время массовое производство постоянно пополняется высоко производительной измерительной и вычислительной техникой. Значительно возрастают объёмы работ и ответственность за качество решаемых задач, к анализ результатов остаётся пока на одном уровне, поскольку не созданы ещё достаточно надёжные математические средства для решения задач, связанных с выявлением и локализацией грубых погрешностей. Причина этого заключается в сложности постановки соответствующих задач.
Понятие надёжности в настоящее время рассматривается как обеспечение устойчивости Сполученного решения) против влияния ошибок исходных данных и (обеспечение) возможности локализации грубых промахов в измерениях [8] .
В геодезии и в фотограмметрии существуют такие задачи, в которых для преобразования элементов, составляющих одно из множеств - А( в другое множество - Аг используется пересечение этих множеств Л3=АПАг , а каждое из множеств характеризуется принадлежностью всех содержащихся в нём элементов к определённой системе координат со своим началом, мерой, ориентировкой осей, законом накопления погрешностей.
В связи с этим для решения задачи преобразования А, Аа по элементам множества А5=АііІАа определяется некоторая функция, с использованием которой это преобразование и выполняется по формуле [67] Коэффициенты функции F принципиально не определимы без использования информации, содержащейся в области пересечения исходных множеств А и /1г. К этому классу задач в аналитической фотограмметрии относятся и задачи определения элементов взаимного и внешнего ориентирования. Точность решения задач зависит как от точности исходных данных, так и от корректировки математической модели процесса преобразования, определяемой видом функции F . Поскольку до определения функции F выполнить проверку на бездефектность всей системы информации в области пересечения множеств А, и п путём непосредственного сравнения результатов не представляется возможным, так как системы, в которых получены - элементы множеств -различны. А поскольку без проверки исходных данных гарантировать качество решения нельзя, то необходимо выполнить такую проверку после определения функции F и выполнения самого преобразования. Таким образом ВЫЯВИФЬ дефекты исходной информации оказывается возможным после функционального преобразования её. Следовательно, в процессах, связанных с функциональными преобразованиями эмпирически полученных результатов, важным является вопрос о том, на сколько информативны используемые для анализа этих процессов категорий косвенного контроля, на сколько полно отображают они возможные грубые ошибки исходных данных. Поэтому оказывается необходимым кроме точности, рассмотреть и вопросы надёжности. Исследование надёжности определения элементов взаим-ного и внешнего ориентирования выполним по методике, предложенной в работах [б7] и [68] , которая позволит выявить соответствие предъявляемых требований к определению элементов взаимного и внешнего ориентирования и пригодность их для дальнейшего использования. Это позволит утверждать о целесообразности использования предлагаемой методики обновления крупномасштабных карт на основе данных существующих аэротопографических материалов.
Анализ точности и надёжности использования существующих топографических материалов для сгущения новых аэрофотосъёмок
По данным статистического анализа, представленных в таблицах 2.7-2,9 , можно сделать следующие выводы: точность определения элементов взаимного ориентирования примерно одинакова для небольших величин cL , со , эе ив первом и во втором вариантах, если рассмотреть по всем величинам полученным по различному количеству точек и различном их расположении, а также с разной дисперсией о ; по мере увеличения углов наклона сС , со ( эе различие в точности их определения становится более ощутимее и предпочтительнее оказывается 11-ой вариант определения элементов взаимного ориентирования (без поэтапного трансформирования). Причём здесь на их точность оказывает значительное влияние и количество и расположение точек по используемой площади стереопары, а также и величина дисперсии 5 .
Для d. = b- эе = 50 мин., при дисперсиях равных 10, 15, 20 мкм точность 11-го варианта выше точности определения элементов взаимного ориентирования 1-го варианта на 20-50%. Наиболее благоприятным является вариант, рассчитанный для схемы (рис.2.7 - 2), где по всей площади точки расположены равномерно. По этой схеме 11-ой вариант точнее и при дисперсиях 10, 20 мкм примерно в среднем на 40 %. Наименьшее расхождение в точности определения элементов взаимного ориентирования будет при преобразовании, выполненном по схеме (рис.2.7- 1J, где точки располагаются по углам рабочей площади стереопары, хотя в этом случае 11-ой вариант по точности выше 1-го примерно на 20%. Зто касается точности определения элементов взаимного ориентирования при cL = со = эе = 50 мин. и d = со _ эе = Ю0 мин., 11-ой вариант безусловно становится наиболее приемлемым, что явно видно из таблиц 2,7-2. 9 , по приведенным результатам для всех схем (рис.2,7). Причём величина предпочтительности достигает примерно 5-ти кратного размера, за некоторым исключением для угла эг . Здесь точность в обоих вариантах примерно одинакова, но этот угол можно исключить из анализа, поскольку он оказывает влияние только на полный разворот связки проектирующих лучей в плоскости. Статистический анализ позволяет проследить и проанализировать точность вычислений по 1-ому и 11-ому вариантам в зависимости от углов cL } со г эе. и от величины дисперсии 6 . Из таблиц 2.7 - 2.9 видно, что точность определения элементов взаимного ориентирования в 1-ом варианте при сі = со _ ге = 100 мин. ниже точности их определения при оС = со = эе = 20 мин. значительнее, чем во 11-ом варианте, это характерно для всех проанализированных схем расположения точек. Для проведения исследований соотношений между точностью и надёжностью исходных данных и точностью результатов фотограмметрического сгущения для одиночной стерео-модели, для ответов на первую группу вопросов, относящихся к проблеме выбора оптимального количества и расположения точек, были проанализированы различные возможные схемы расположения с известными координатами и неизвестными координатами фотограмметрических точек, (рис.2.5}. В ходе эксперимента их исходные фотограмметрические координаты искажались нормально-распределёнными случайными числами, для которых были выбраны дисперсии 10 мкм для координат эс и У и 5 мкм для параллаксов р и 0. (эти данные соответствуют хорошо изученным параметрам применяемых в производстве стереокомпараторов СК-1818). Рассмотрим значения, полученные в результате проведенных экспериментов,и выполним анализ полученных данных. Таблица 2.10 Искажения элементов внешнего ориентирования и величины средних квадратических ошибок определения координат точек абсолютной модели для варианта (е), при этом 330 рассчитывались по опорным точкам модели (д) и (е), соответственно, при б" = 10 мкм. Искажения координат точек абсолютной модели покажем на графиках. По осям ординат отложены величины mx , mY » и%,, а по осям абсцисс - расстояния точек от начала координат, за которое принят левый нижний угол каждой из стереомоделей. При этом на графиках показаны искажения абсолютной модели, полученные при одинаковом расположении и количестве опорных точек, участвующих в определении элементов внешнего и взаимного ориентирования, а также и при их различном количестве и расположении. На графиках (рис.2,8) показаны искажения координат точек абсолютной модели, расположение опорных точек в которой соответствует схеме, показанной на рис.2.5 (е), при этом элементы взаимного ориентирования определялись с использованием точек, соответствующих схемам Се) и (д), с дисперсиями б == 10 мкм.
Вычисление системы установочных данных для современных фотограмметрических приборов
При сравнении точности получения координат абсолют ной модели по схемам,отличающимся от схем расположения то чек с исходными координатами для точек относительной моде ли следует, что точность определения координат точек абсо лютной модели выше при варианте, когда количество опорных точек, участвующих при создании абсолютной модели,вше, чем при образовании относительной модели. Варианты (е) и (в), то есть вариант (е) - для относительной модели, вари ант (в) - для абсолютной модели, точность определе ния координат точек абсолютной модели получилась примерно в 0.5 раза выше в варианте (е)-(в) по отношению к точнос ти определения координат точек абсолютной модели в вариан те (е)-(е). Все остальные варианты находятся примерно на одинаковом уровне по точности. Из анализа графиков (рис.2. 8 - 2.13) видно, что на величину искажения координат точек абсолютной модели значительное влияние оказывает величина дисперсии при формировании рядов случайных чисел. То есть точность определения координат точек абсолютной модели зависит от точности фотограмметрических измерений,,так как величины дисперсий соответствуют точности измерения координат и параллаксов на фотограмметрических приборах. Для проведения экспериментов величины дисперсии были приняты равными: 6,- 10 мкм, ба= 10 мкм; б= 10 мкм и б= 5 мкм, что соответствует точности измерения на фотограмметрических приборах с совместным определением координат и параллаксов левого и правого снимков, и раздельном - для точек левого и правого снимков. Проведенный эксперимент показал, что точность определения элементов внешнего ориентирования примерно в 3 раза выше для варианта с дисперсией в = 5 мкм, по сравнению с вариантом, где дисперсия 6,= б"г= 10 мкм. Вариант с Gf= 10 мкм и 6,= 5 мкм получается несколько лучше варианта с б", = б = 10 мкм, но незначительно. То естьтвариант с раздельным измерением координат является промежуточным мелду вариантами с наибольшей и наименьшей точностью измерения, что, видимо, является наиболее приемлемым.
Таким образом, выполненные эксперименты для анализа точности,, обеспечиваемой в результате восстановления модели по точкам, содержащим независимые (что соответствует варианту полевой привязки аэроснимков) и зависимые (что соответствует варианту фотограмметрического сгущения) погрешности с заданной дисперсией, оказалось, что при равных дисперсиях (табл.2.10-2.18) ошибок этих точек во втором варианте точность решения задачи в 2-3 раза выше, чем в первом. Следовательно, использование данных выполненного фотограмметрического сгущения для повторного сгущения приводит к достаточно точным результатам.
Этот вывод имеет относительную истину, поскольку при выполнении полевой подготовки по маркированным точкам нельзя будет приравнивать дисперсии ошибок полевых данных и сгущения.
Как уже было отмечено выше, что для обновления карт, на основе применения материалов аэрофотосъёмки, использование элементов внешнего ориентирования существующих залётов для сгущения точек новых залётов обеспечивает необходимую точность.
При этом, вполне понятно, что организовать хранение огромных объёмов накопленной информации вряд ли целесообразно, тем более, что в отечественном парке статистических методов обработки не создано пока эффективных средств для общения с подобным материалом.
Выход из сложившегося положения подсказывает идея создания каталогов аэрофотосъёмочных залётов на базе определённых из фотограмметрического сгущения элементов внешнего ориентирования. Хотя ни один из элементов внешнего ориентирования Xs » Vs. Z$ І з n f 6 і t не является инвариантным относительно исходной системы координат, однако, при известных параметрах преобразования этой системы в любую иную все эти элементы могут быть перевычисленны с использованием хорошо известных ортогональных матриц вращения. Более того, и при перевычислении этих элементов в любую неортогональную систему зависимости между исходными и необходимыми для использования элементами окажутся не сложнее обычных координатных соотношений.