Экзамен

Семестр 1 фотоаппарат · ЦФК · стерео · ориентирование

• 1
  Цели и задачи методов аэрокосмических съемок.
  А01
• 2
  Классификация аэрокосмических съёмок: масштаб, охват территории, диапазон ЭМ спектра, метод получения данных съемки.
  А01 А02
• 3
  Классификация аэрокосмических съёмок относительно диапазонов ЭМ спектра и метода получения данных съемки.
  А01 А02
• 4
  Носители съемочной аппаратуры – КЛА, ВЛА, БВС.
  А01 А03
• 5
  Виды полезной нагрузки и особенности их применения.
  А03
• 6
  Основные случаи съемки: нормальный, равноотклоненный, равнонаклонный, конвергентный. Особенности их применения.
  Ф07
• 7
  Построение оптического изображения.
  Ф02
• 8
  Светочувствительные приемники ЦФК, виды и основные свойства.
  Ф01 Ф04
• 9
  Характеристики матриц и цифровых изображений.
  Ф04
• 10
  Теория цвета.
  Ф07
• 11
  Экспозиция. Треугольник экспозиции: диафрагма, выдержка, светочувствительность (ISO).
  Ф04
• 12
  Глубина резко изображаемого пространства.
  Ф02
• 13
  Параметры и характеристики объективов.
  Ф02
• 14
  Аналого-цифровое преобразование в ЦФК.
  Ф05
• 15
  Форматы хранения и алгоритмы сжатия изображений.
  Ф06
• 16
  Разрешающая способность изображения, полученного ЦФК.
  Ф04 кадр
• 17
  Источники и способы освещения при наземной съемке.
  Ф07 Ф09
• 18
  Способы предварительной обработки изображений.
  Ф06 кадр
• 19
  Виды и особенности наземных фотограмметрических съемок.
  Ф09 Ф10
• 20
  Элементы внутреннего ориентирования. Ортоскопия объектива ЦФК. Модели описания дисторсии.
  Ф02 Ф10
• 21
  Элементы внутреннего ориентирования. Способы калибровки ЦФК.
  Ф10
• 22
  Методы определения элементов внешнего ориентирования в современных системах ДЗЗ – требования по точности (автономные и неавтономные).
  Ф10 А11 А12
• 23
  Теория пары снимков. Основы стереосъемки.
  Ф07
• 24
  Принцип получения цветного изображения в ЦФК. Методы селекции излучения по спектральным каналам съемочной системы.
  Ф04 Ф07

Семестр 2 БВС · ИВП · планирование АФС · качество

• 1
  Отрасли применения БВС.
  А03
• 2
  Основные преимущества и недостатки применения БВС для решения топографо-геодезических задач.
  А03
• 3
  Классификация БВС.
  А03
• 4
  Принципиальная схема конструкции БВС.
  А03
• 5
  Процесс получения разрешения на ИВП и АФС для решения топографо-геодезических задач.
  А10
• 6
  Отличие местного режима ИВП от временного.
  А10
• 7
  Процесс получения временного режима ИВП.
  А10
• 8
  Процесс получения местного режима ИВП.
  А10
• 9
  Исключения, позволяющие выполнять полеты на БВС без получения разрешения на ИВП.
  А10
• 10
  Использование спутниковых навигационных комплексов в системах ДЗЗ – общая структура и принцип определения линейных ЭВО.
  А11
• 11
  Способы спутниковых определений ЭВО в полете (общие принципы и точность определений).
  А11
• 12
  Аэрофотосъемочные параметры.
  А04
• 13
  Виды высот в самолетовождении. Формулы расчета.
  А04
• 14
  Смаз (сдвиг) изображения. Формулы расчета и допуски.
  Ф03 А04 А06
• 15
  Перекрытие снимков. Расчет поправки за рельеф.
  Ф07 А04
• 16
  Базисы фотографирования. Формулы расчета.
  Ф07 А04
• 17
  Планово-высотное обоснование АФС. Цели и задачи.
  А04 А12
• 18
  Принцип размещения опознаков на объекте съемки. Способы маркирования опознаков и определения их координат.
  А04 А12
• 19
  Элементы внутреннего ориентирования снимка. Способы их определения.
  Ф10
• 20
  Элементы взаимного ориентирования снимка. Способы их определения.
  Ф07 Ф10
• 21
  Элементы внешнего ориентирования снимка. Способы их определения.
  Ф10 А12
• 22
  Требования к первичным и итоговым материалам АФС (снимкам, ортофотоплану, ЦММ).
  А06
• 23
  Жизненный цикл проекта выполнения аэрофотосъемочных работ.
  А04
• 24
  Интервал фотографирования. Расчет.
  А04
• 25
  Допустимая выдержка при АФС. Расчет.
  Ф03 А04

Задачи

Те же формулировки, что в кафедральном файле. Разбор — на консультации; формулы — в минимуме.

• 1
  Высота аэродрома над уровнем моря 130 м, высота местности 275 м, истинная высота полёта 2350 м. Определить относительную высоту полёта.
  А04
• 2
  Фокусное расстояние аэрофотоаппарата f = 24 мм, стороны снимка lx = 36 мм, ly = 24 мм, разрешение снимка 3600×2400 px, заданный размер пикселя на местности GSD = 5 см, заданное продольное перекрытие снимков px = 80%. Определить продольный базис фотографирования.
  А04
• 3
  Продольная сторона матрицы 24 мм, фокусное расстояние ЦФК f = 50 мм, заданное продольное перекрытие снимков 60%, заданная высота фотографирования Hф = 500 м. Фактическая высота меньше заданной на 10%. На сколько метров и как надо изменить базис фотографирования, чтобы продольное перекрытие снимков сохранилось неизменным?
  А04
• 4
  Вычислить интервал фотографирования, если истинная высота полета составляет 300 м, путевая скорость движения БВС 72 км/ч, размер продольной стороны матрицы 18 мм, фокусное расстояние АФА 24 мм, заданное продольное перекрытие 80%.
  А04
• 5
  Вычислить допустимую выдержку, обеспечивающую получение сдвига изображения не больше допустимого значения 3 мм, если фокусное расстояние АФА составляет 100 мм, путевая скорость 156 км/ч, высота съемки 1565 м.
  Ф03 А04
• 6
  Вычислить сдвиг изображения на матрице при скорости ЛА 80 км/ч, высоте съемки 50 м, выдержке 1/500 с, фокусном расстоянии фотоаппарата 20 мм.
  Ф03 А04
• 7
  При аэрофотосъемке на БВС с фокусным расстоянием f = 8 мм на высоте фотографирования Hф = 130 м получено недоэкспонированное на две ступени изображение. В ЦФК установлены параметры: диафрагменное число n₀ = 4, выдержка t = 1/250 с, эквивалентная светочувствительность ISO = 200 ед. Какая комбинация экспозиционных параметров позволит получить нормально экспонированное изображение?
  Ф04
• 8
  Во сколько раз изменится количество света, попадающего на матрицу ЦФК (при прочих неизменных параметрах), если изменить диафрагменное число с 5,6 до 11?
  Ф02
• 9
  Для представления изображения, имеющего 16 оттенков от белого до черного, какой минимальной разрядности изображения достаточно? Сколько будет весить изображение размером 3000×4000 пикселей (без сжатия)?
  Ф05
• 10
  АЦП цифрового фотоаппарата имеет три канала: для К, З, С цветов. Каждый канал имеет 8-битовую разрядность. Сколько оттенков даст изображение, полученное такой фотосистемой?
  Ф05
• 11
  Рассчитать размер маркированного опознака круглой формы при проведении аэрофотосъемки с целью создания ортофотоплана масштаба 1:2000.
  А04 А12
• 12
  Какое номинальное пространственное разрешение возможно получить при съемке объекта на камеру с фокусным расстоянием 50 мм, матрицей с кроп-фактором 1,8? Высота объекта 30 см, ширина 10 см. Объект должен целиком поместиться в кадр.
  Ф02 А04
• 13
  Вычислить требования, предъявляемые к ортофотоплану и цифровой модели местности при создании топографического плана масштаба 1:2000.
  А06
• 14
  Вычислить высоту и базисы фотографирования для получения топографического плана масштаба 1:1000 на БВС с ЦФК, имеющей параметры: разрешение матрицы 3648×5472 px, КРОП = 3, эквивалентное фокусное расстояние 24 мм.
  А04
• 15
  В ходе студийной съемки получено переэкспонированное на 2 шага экспозиции изображение при диафрагменном числе n₀ = 8 и выдержке t = 1/250 с, ISO = 400 ед. Какая комбинация экспозиционных параметров позволит получить нормально экспонированное изображение с наилучшим разрешением? Съемка производится с использованием штатива.
  Ф04
• 16
  Сколько уровней сигнала способен определить и отобразить 12-битный преобразователь?
  Ф05
• 17
  Составьте план полета БВС. Условия выполнения полетов: время с 9:00 до 15:00 (МСК), Hаэродрома = 100 м, Hотн = 300 м, радиус зоны 10 км. Координаты точки взлета, посадки, а также дата полета выбираются самостоятельно.
  А04 А10
• 18
  Определить ГРИП для съемки на камеру с фокусным расстоянием 50 мм, при фокусировке на расстояние 4 м. Экспозиционные параметры: выдержка t = 1/100 с, ISO = 100, диафрагменное число n0 = 8 (кружок рассеяния принять равным 0,01 мм).
  Ф02
• 19
  Определить гиперфокальное расстояние для съемки на камеру с фокусным расстоянием 35 мм. Экспозиционные параметры: выдержка t = 1/500 с, ISO = 400, диафрагменное число n0 = 5,6 (кружок рассеяния принять равным 0,01 мм).
  Ф02
• 20
  Рассчитать минимально различимый объект на местности по радиальной мире с количеством штрихов 60, кружком нерезкости, измеренном на изображении 40 pxl, при съемки с расстояния 0,4 м, с размером пикселя на матрице 4,31 мкм, и фокусным расстоянием объектива 50 мм.
  Ф02 кадр

Ф01 · Фотоаппарат сем. 3

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Как классифицируют аэрокосмические съёмки?
2. Как классифицируют фотоаппараты?
3. В чём принципиальное отличие камеры-обскуры от фотоаппарата?
4. Почему дагерротипия не могла стать основой массовой фотографии, а калотипия — могла?
5. Какое физическое явление лежит в основе и плёночных, и цифровых фотоматериалов?
6. Почему рост мегапикселей при том же размере матрицы не всегда улучшает снимок?
7. Назовите три ключевых изобретения, без которых нет современной цифровой фотографии.

ЦФК · Практика ЦФК сем. 3

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Выключен ли автоповорот?
2. Один ли ББ на сравниваемые кадры?
3. Понятно ли, что меняли, а что нет?

Ф02 · Объектив сем. 3

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Чем объектив по ГОСТ отличается от «линзы в обскуре»?
2. Что маркируют на оправе как 50 mm 1:1,8?
3. Почему соседние числа диафрагмы идут через √2?
4. Чем геометрическая светосила отличается от T-stop?
5. Что такое ГРИП и от каких четырёх вещей она зависит?
6. Зачем наводить на гиперфокал?
7. Почему эквивалентное фокусное нельзя подставлять в формулу масштаба АФС?
8. Какую аберрацию калибруют в фотограмметрии в первую очередь и почему её слабо лечит диафрагма?

Ф03 · Затвор сем. 3

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Чем выдержка отличается от «времени, пока шторка едет по кадру»?
2. Что такое КПД затвора и у какого типа он обычно выше на длинных выдержках?
3. Почему вспышка не синхронизируется с 1/4000 на шторно-щелевом?
4. Чем скользящий затвор мешает АФС?

Ф04 · Матрица и экспозиция сем. 3

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Почему рост мегапикселей на той же матрице бьёт по SNR?
2. ISO в цифре — свойство кремния или тракта?
3. Зачем в байеровской мозаике два зелёных?
4. Что необратимее на КМОП: недодержка теней или клиппинг светов?
5. Какие три ручки в треугольнике и чем каждая платит?
6. Почему предметное 3D снимают в M без авто-ISO?

Ф08 · Стереофотосъёмка сем. 3

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Что такое глазной базис и угол конвергенции? Чему равен γ на бесконечности?
2. Параллакс p = X1 − X2. Как от p перейти к отстоянию в нормальном случае?
3. Зачем триплет, если стереоэффект уже есть на паре?
4. Почему Px снимка при конвергентной съёмке не равен перекрытию объекта?
5. Почему коррелятор «слепнет» при угле падения > ~45°?
6. Минимум кадров вокруг предмета, если нужны и стереопары, и триплеты?

Ф10 · Основы фотограмметрии сем. 3

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Чем кадровый снимок отличается от сканерного?
2. Что такое связка лучей, главная точка и точка надира?
3. Перечислите элементы внутреннего и внешнего ориентирования.
4. Сколько опорных точек минимум для обратной засечки и почему не на одной прямой?
5. Какой «случай съёмки» у вас на стенде Ф09?

Ф09 · Предметное моделирование сем. 3

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Какой тип модели обычно выдаёт фотограмметрическая программа?
2. Почему стекло и металл ломают построение?
3. Что нельзя менять в серии? Зачем выключать автоповорот?
4. Зачем ретопология, если «и так 6 млн треугольников»?
5. Одинаковые снимки, разные программы — почему модели разные?

кадр · Качество изображения сем. 3

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Почему SSIM не доказательство пригодности стереопары?
2. Какие три слоя качества?
3. Зачем наклонная грань в ISO 12233?
4. Чем шарп отличается от роста ФПМ оптики?

Ф05 · АЦП и графика сем. 3

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Чем дискретизация отличается от квантования? Что остаётся непрерывным после первого шага?
2. АЦП 3×8 бит RGB. Сколько оттенков? Сколько байт на пиксель без сжатия?
3. 16 оттенков, кадр 3000×4000. Битность и вес несжатого файла?
4. Почему 44,1 кГц, а не 20 кГц? Сформулируйте условие Котельникова.
5. Почему фото в вектор почти не переводят, а схему проезда — да?
6. Есть ли «разрешение» у векторного чертежа? Что такое генерализация?

Ф06 · Форматы сем. 3

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Чем формат отличается от алгоритма сжатия? Пример, где они не совпадают.
2. JPEG, TIFF, PNG, RAW: потери, прозрачность, типичная задача.
3. Почему RAW — не формат? Что в нём уже сделал АЦП, чего ещё нет?
4. Зачем в JPEG отделяют Y от цветности и режут 8×8?
5. Вес несжатого RGB 8 бит, 3000×2000. После JPEG 1,2 МБ. Какой коэффициент и что потеряли?
6. Какой формат для стереопары, с которой ещё построите модель?

Ф07 · Цвет и свет сем. 3

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Чем аддитивный синтез отличается от субтрактивного? Где RGB, где CMYK?
2. Зачем в печати отдельный чёрный, если C+M+Y тёмный?
3. Модель и пространство: приведите sRGB vs Adobe RGB на одном языке.
4. Что делает баланс белого? Почему в RAW его проще чинить, чем в JPEG?
5. Зачем JPEG переходит в YCbCr, если снимали в RGB?
6. Почему небо синее, а закат красный — и причём тут не хроматическая аберрация?

А01 · Введение в АКС сем. 4

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Чем ДЗЗ отличается от АКС? АКС от АФС?
2. Почему АФС «не как фото на памятник» — атмосфера и движение?
3. Пассивные и активные методы: по одному примеру.
4. Масштаб 1:2000 и GSD 5 см — это одно и то же?
5. Какие продукты АФС сдают заказчику кроме «самих снимков»?

А02 · Классификация АФС сем. 4

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Чем маршрутная съёмка отличается от площадной?
2. Порог α между плановой и перспективной? Откуда цифра?
3. Лидар — активный или пассивный метод? Цветная АФС?
4. Панхром vs мультиспектр: что обычно лучше для геометрии, что для дешифрирования?
5. Зачем гиперспектр, если каналов «слишком много»?

А04 · Планирование АФС сем. 4

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Чем Hф отличается от высоты над аэродромом?
2. Связь GSD, f, размера пикселя и Hф?
3. Как из Px и захвата получить Bx? Зачем триплет?
4. 72 км/ч, Bx = 45 м — какой интервал?
5. Зачем ПВО, если на дроне RTK?

А03 · БВС сем. 4

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. БВС и БПЛА — в чём разница формулировок?
2. Когда крыло выгоднее коптера для АФС? Когда наоборот?
3. Зачем геодезический GNSS, если «на дроне уже GPS»?
4. Почему с БВС перекрытия часто ставят 80%, а не 60%?
5. Что такое ИВП и за сколько дней подают представление?

А05 · Контраст и ФПМ сем. 4

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Почему низкий контраст убивает не только «красоту», но и орто?
2. Что меряет σ? Чем Вебер отличается?
3. Зачем ΔE, если уже есть три канала?
4. Где в цепочке ДЗЗ смотрят среднее ΔE «до/после»?
5. Чем ФПМ отличается от «контраста гистограммы»?

А06 · Качество материалов АФС сем. 4

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Что смотрят на накидном монтаже в первичном контроле?
2. Допуски Hф на равнине и в горах? Как получить Hф из Hабс?
3. Ёлочка: что это и какие два порога угла?
4. K: формула, интервал, запрет 0 и G−1.
5. Откуда 1,25 пикселя и при чём здесь ФПМ?

А10 · Право БВС и ИВП сем. 4

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Чем БВС отличается от БАС в нормативных текстах?
2. Зачем отдельно разрешение на АФС, если уже есть ИВП?
3. Какие условия (по логике слайда) позволяют не идти в зональный центр?
4. Чем местный режим отличается от временного?
5. Где смотреть актуальные запретные зоны?

А12 · СК и орто сем. 4

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Чем геоид отличается от эллипсоида?
2. Почему Web Mercator нельзя сдавать как топоплан 1:2000?
3. ГСК-2011 и МСК: что кому?
4. Какие данные нужны для ортотрансформирования кроме «самих JPEG»?
5. Чем ортофотоплан отличается от накидного монтажа?

А11 · ГНСС сем. 4

конспект · слайды · якорь в конспекте

1. Почему дальность до спутника называют псевдодальностью?
2. Чем RTK отличается от GPS в смартфоне?
3. Зачем метка затвора, если «трек и так пишется»?
4. Назовите два источника ошибок ГНСС из списка слайда.

Термины

Кафедральный перечень. Карточка ведёт в словарь. «TIN» и «панхроматическое изображение» в словаре ещё без отдельной статьи — определение спросите на паре или допишем.

Минимум фото зачёт семестра 3

• 1
  Экспозиция. Треугольник экспозиции.
  Ф04
• 2
  Объектив. Диафрагма, ГРИП.
  Ф02
• 3
  Матрица. Принцип построения цветного изображения. Светочувствительность (ISO). Шум.
  Ф04
• 4
  Выдержка. Затворы. Смаз изображения.
  Ф03
• 5
  Виды графической информации. Растр и вектор.
  Ф05
• 6
  Форматы растровой графики. RAW-изображения.
  Ф06
• 7
  Оценка качества изображений. Виды искажений. Смаз, шум, дисторсия.
  кадр Ф02 Ф03
• 8
  Фокусное расстояние.
  Ф02
• 9
  Размер пикселя на местности GSD. Расчет, на что влияет.
  А04
• 10
  Стереофотосъемка. Перекрытие. Базис. Формулы.
  Ф07
• 11
  Виды продуктов, создаваемые в результате фотограмметрической обработки снимков.
  Ф09 Ф10 А12

Рабочие формулы

m = l / L = f / H_фмасштаб снимка: сторона матрицы к стороне местности; фокусное к высоте фотографирования

GSD = (p · H_ф) / fp — размер пикселя на матрице (сторона матрицы / число пикселей). GSD — не точность ортофотоплана

B_x = l_x · (1 − P_x/100) · H_ф / fпродольный базис; P_x — продольное перекрытие, %

B_y = l_y · (1 − P_y/100) · H_ф / fпоперечный базис (между маршрутами)

t_и = B_x / Wинтервал фотографирования; W — путевая скорость в тех же единицах, что базис

δ = W · t · f / H_фсдвиг изображения на матрице за выдержку t. Допустимую t считают из допуска на δ

H ≈ f² / (K · c)гиперфокальное расстояние; K — диафрагменное число, c — кружок нерезкости

Задачи «минимум фото»

Формулировки из кафедрального файла. Черновые «ответы для самопроверки» в исходнике сами помечены как расходящиеся — здесь их нет.

1. Какое GSD можно получить при съёмке картины формата А3 (297×420 мм) на полнокадровую камеру Canon EOS R6 (матрица 36×24 мм, 5472×3648 пикселей) с объективом 85 мм? Картина должна поместиться в кадр по длинной стороне.
2. БПЛА с камерой Sony RX1R II (полный кадр 36×24 мм, 7952×5304 пикс., объектив 35 мм) выполняет съёмку фасада здания. Высота здания — 15 метров. Рассчитайте, с какой высоты полёта нужно снимать, чтобы здание целиком поместилось в кадр по высоте, и какое при этом будет GSD?
3. Для создания 3D-модели древней монеты диаметром 25 мм используется камера с матрицей Micro Four Thirds (17,3×13 мм, 5184×3888 пикселей) и макрообъективом 60 мм. Рассчитайте минимальное расстояние до монеты для её полного захвата в кадр и достижимое GSD.
4. Требуется провести аэрофотосъёмку участка дороги для выявления трещин шириной от 5 мм. Используется БПЛА с камерой на 1-дюймовой матрице (13,2×8,8 мм, 5472×3648 пикс.) и объективом с эквивалентным фокусным 24 мм (физическое фокусное ~9 мм). С какой максимальной высоты можно летать, чтобы GSD было не хуже 2 мм/пикс? Уместится ли в кадр при этой высоте участок дороги шириной 3,5 м?
5. Какое номинальное пространственное разрешение возможно получить при проведении съемки объекта на камеру с фокусным расстоянием 50 мм, с матрицей APS-C (23,7 × 15,6 мм) и разрешением 3000×4000 пикселей? Высота объекта 30 см, ширина 10 см. Объект должен целиком поместиться в кадр.