А04 · Планирование АФС

Планирование аэрофотосъемочных работ и расчёт аэрофотосъёмочных элементов

Дрыга Данила Олегович
hopkuh@gmail.com
https://vk.com/dryga
+7(916)0306256
если есть инструкция,
значит от нее должна быть польза!

Аэросъемочные элементы

Величины, характеризующие геометрические условия съемки
Разделяют на:
Геометрические характеристики АФА
Фотограмметрические показатели съемки
Навигационные элементы

Геометрические характеристики АФА

f – фокусное расстояние
lx – продольная сторона снимка
ly – поперечная сторона снимка

Фотограмметрические показатели съемки

1:m – масштаб фотографирования,
Px – продольное перекрытие снимков
Py – поперечное перекрытие снимков

Навигационные элементы

Нф – высота фотографирования
Lx и Ly – продольный и поперечный захваты
Вх – продольный базис фотографирования
Ву – поперечный базис фотографирования

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Немного истории

Слайд 10

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16

Что такое ДЗЗ?

совокупность методов получения информации по результатам измерений без прямого контакта с объектом.
Включает два этапа:
получение изображений
обработка изображений.

Что такое АКС?

совокупность методов исследований атмосферы, земной поверхности, океанов, верхнего слоя земной коры с воздушных и космических носителей путем дистанционной регистрации и последующего анализа идущего от Земли электромагнитного излучения.
По типу носителя:
Космическая съемка
Аэросъемка
По спектральному диапазону:
Радиолокационная съемка
Фотосъемка (вид.диап.)
ИК съемка
Тепловизионная съемка
По типу принимаемого излучения:
Пассивные(фото, ик, тепло)
Активные (ЛС, РЛС)

Что такое АФС?

Основным видом АКС является аэрофотосъемка, которую выполняют с помощью аэрофотоаппаратов и спец. оборудования в видимом диапазоне спектра.

Зачем?

Фотосъемка

Мониторинг ЧС

Кадастр

Топография

Маркшедерия

Таксация лесов

Сельское хозяйство

Городской мониторинг

Мониторинг инженерных сооружений

Геология

3D-моделирование

https://earth.google.com/

Результаты обработки материалов аэрофотосъемки:

ортофотоплан
цифровая модель рельефа + цифровая модель местности
3D модель
текстурированная 3D модель.
вычисление разницы объемов;
проектирование автомобильных и железнодорожных съездов;
анализ поверхности на движение поверхностных вод для разработки мер по борьбе с наводнениями;
экологический мониторинг.
Эти данные позволяют решать следующие задачи:
Обработка материалов аэрофотосъемки

Лазерное сканирование

Тепловизионная съемка

Мониторинг утечек тепла
Обследование теплотрасс, ЛЭП и трубопроводов
Диагностика промышленных объектов
Мониторинг оборудования
Экологический мониторинг
Поисково-спасательные операции

Фасадная съемка

Наземная фотограмметрия
Аэрофотосъемка
Создание обмерных чертежей

Съемка канала им. Москвы

Топографическая съемка
Аэрофотосъемка

Создание геоподосновы г.Чехов

Аэрофотосъемка
Построение ортофотоплана
Оцифровка

Создание трехмерной модели квартала г.Евпатория

Аэрофотосъемка
Создание трехмерных моделей

Съемка Бетонного завода ООО "ПСК"Обрэй"

Аэрофотосъемка
Создание трехмерных моделей
Построение DEM и горизонталей
Измерение объемов

Создание трехмерных копий картин

Фотосъемка
Создание трехмерной модели
Создание ортофотоплана и карты высот

Фотореалистичная 3-D модель

района Зюзино, г. Москва

Масштаб

a) именованный
b) численный
c) линейный

Различный масштаб Одинаковое разрешение

Одинаковый масштаб Различное разрешение

— соотношение, которое показывает, во сколько раз каждая линия, нанесённая на карту или чертёж, меньше или больше её действительных размеров (численный, именованный, линейный).

полнота (генерализация) - точность
«мерная палка»
Средние погрешности в положении на плане предметов и контуров местности с четкими очертаниями относительно ближайших точек съемочного обоснования не должны превышать 0,5 мм
Масштаб

Высота сечения рельефа на топографических планах

Средние погрешности съемки рельефа относительно ближайших точек геодезического обоснования не должны превышать по высоте 1/4 принятой высоты сечения рельефа

Последовательность операций

Определить задачу (границы участка и требования к материалу)
Определить стоимость работ
Провести рекогносцировку
Спланировать АФС
Создать ПВО
Провести АФС
Обработать полученные материалы
Провести полевое дешифрирование
Подготовить отчет/план
Пройти экспертизу

Задача:

Сделайте мне фотограмметрию!
Точность максимальная
Вот от той горы и до деревни
Мне нужен фотоплан в условных знаках
10 га вдоль реки за сколько снимите?

Задача:

Тип требуемых материалов
Требуемый масштаб или точность
Границы работ
Тип местности на объекте
Сроки
Дополнительные условия работ
38 Га

Цена:

Аэрофотосъемка
1 Га леса = 500 рублей
38 Га = 19 000 рублей
Создание ПВО
1 знак = 5000 рублей
4 знаков = 20 000 рублей
Векторизация
1 Га = 1000 рублей
38 Га = 38 000 рублей
Итого: 77 000 рублей
38 Га
Цены на создание
инженерно-топографических планов
Индекс изменения стоимости IV квартал 2021 г =4,82
1 Га леса = 1430*4,82 = 6892 рублей
Итого = 262 000 рублей

Рекогносцировка

Как летать?
Как ходить?
Что снимать?
Как расставить «опору»?

Планирование АФС

Высота
Траектория
Интервалы фотографирования

Фотограмметрия

- направление, занимающееся определением формы, размеров, положения и иных характеристик объектов по их фотоизображениям

Одним из современных направлений фотограмметрии является создание трехмерных копий объектов по фотографиям

Математика вопросика

Базовые фотограмметрические уравнения
Первый патент на фотограмметрический метод (1893 г.)
Параллакс - изменение видимого положения объекта относительно удалённого фона в зависимости от положения наблюдателя.

измерение параллаксов на стереопаре

P=X1-X2

D/f=-B/p
X1
X2

Стереоэффект

карта глубины(справа), полученная по стереопаре (изображениям слева)
Карта глубины - это изображение, на котором для каждого пикселя, вместо цвета, храниться его расстояние до камеры
тёмное – дальше
светлое - ближе

А что там с глазками?

Глазной базис («interocular distance») – расстояние между глазами
Конвергенция («convergence») - угол, под которым сходятся оптические лучи глаз
Аккомодация («accommodation») – глазной «автофокус»

Классификация стереофотосъемки (СФС)

Воздушная съемка (АФС) - выполняется для создания карт и планов, СС установлена на воздушно носителе

Наземная съемка (Короткобазисная) -выполняется для создания обмерных чертежей зданий, СС установлена на штативе

Предметная съемка - для создания трёхмерных моделей объектов, СС установлена на штативе или является элементом съемочного стенда

Площадная АФС

— Состоит из ряда параллельных маршрутов. Этим видом съемки покрывают большие территории. Обычно залеты имеют широтную ориентировку. Это наиболее часто используемый вид съемки

~60%

~60%
Сшить изображения между собой = перекрытия

Перекрытие снимка

— доля площади снимка (аэроснимка), перекрываемая смежным снимком

Перекрытия снимков

Стереоэффект
Триплет
Px = 60%, Py = 40%

Перекрытия снимков

Стереоэффект
Триплет
Px = 60%, Py = 40%

Перекрытия снимков

Стереоэффект
Триплет
Px > 66%, Py > 50% (80%x60%)
Bx
Px

Триплет

— зона тройного продольного перекрытия используется для связи смежных стереопар по общим точкам и передачи от одной из них к другой системе координат и масштаба фотограмметрических построений.

Базис фотографирования

расстояние между соседними точками фотографирования (м).
Bx
Px

Перекрытие снимка

доля площади снимка (аэроснимка), перекрываемая смежным снимком
…но в случае со съемкой предмета важна площадь снимка с общими элементами объекта

Размер проекции пикселя снимка на местности (GSD)

GSD ≈ 8 мм
(256*256)
GSD ≈ 16 мм
(128*128)
GSD ≈ 32 мм
(64*64)
GSD ≈ 128 мм
(16*16)

GSD · интерактив

Предустановки: БВС 120 м · самолёт 1,2 км · спутник 700 км. GSD ≠ точность орто.

Размер проекции пикселя снимка на местности (GSD)

Расчет аэрофотосъемочного задания

Слайд 74

Расчет аэрофотосъемочного задания

падение
GSD
Недостаточное
перекрытие

Расчет аэрофотосъемочного задания

По координатам

По времени
Визуально
Интервал фотографирования tф – время между экспозициями двух соседних снимков одного маршрута.
Базисный угол
Выдерживание базиса фотографирования

Расчет аэрофотосъемочного задания

Перекрытие снимка

доля площади снимка (аэроснимка), перекрываемая смежным снимком
…но в случае со съемкой предмета важна площадь снимка с общими элементами объекта

Плановая vs Конвергентная

Базисы не работают!
Нет адекватной теории!
Bx
Bx

Конвергентная съемка

B = 6 м
 = 30
Px = 100%
Какое перекрытие на снимках?

Конвергентная съемка

Какое перекрытие на снимках?
B = 6 м
 = 30
Px = ???%
~30%

не участвуют в обработке

Угол падения проектирующего луча к поверхности
Какое перекрытие на снимках?
Если угол между лучом и касательно станет более 45°, то коррелятор не сможет выявить общие точки на стереопарах, что ограничит нам угловой размер объекта 𝛀, видимый из точки фотографирования
низкое разрешение
Px < 30 %

Существующие рекомендации

Захват одним снимком

С одного ракурса в идеальных условиях видно 50% объекта
Если представить объект в виде цилиндра, то на одном изображении будет отображаться сегмент в 180 объекта
Угловой размер объекта видимый из
точки фотографирования Ω = 180 .

Конвергентная съемка

Для обеспечения полного покрытия объекта стереопарами необходимо 4 снимка
Стереоэффект
Px = 50%
…но без триплетов мы не сможем объединить эти стереопары между собой!

Конвергентная съемка

Для обеспечения съемки триплетами необходимо 6 снимков
Стереоэффект
Триплеты
Px = 66%

Угол падения проектирующего луча к поверхности

Если угол между лучом и касательно станет более 45°, то коррелятор не сможет выявить общие точки на стереопарах, что ограничит нам угловой размер объекта 𝛀, видимый из точки фотографирования

Конвергентная съемка

Эффективный угловой размер объекта существенно меньше Ω < 180
Стереоэффект
Триплеты
Px > 66%
 - угол конвергенции, он же угол поворота объекта относительно фотоаппарата

Этапы построения модели

Недостаточное межмаршрутное перекрытие!

Помните о корреляторе!

Проблема окклюзии

Для вычисления геометрии с использованием взаимной ориентации снимков требуется видимость камеры. В то же время, чтобы рассчитать видимость камеры, требуется наличие геометрии.

Различный масштаб Одинаковое разрешение

Одинаковый масштаб Различное разрешение

— соотношение, которое показывает, во сколько раз каждая линия, нанесённая на карту или чертёж, меньше или больше её действительных размеров (численный, именованный, линейный).

полнота (генерализация) - точность
Масштаб
«мерная палка»
Средние погрешности в положении на плане предметов и контуров местности с четкими очертаниями относительно ближайших точек съемочного обоснования не должны превышать 0,5 мм

Высота сечения рельефа на топографических планах

Расчет аэрофотосъемочного задания

Линейный смаз фотоизображений не должен превышать 0,05 мм для масштабов 1:10000 и мельче.

Скорость 18 км/ч
Выдержка 1/500 с
Смаз (на местности)= ?
Линейный смаз фотоизображения
W = 18км/ч = 5 м/с
dсмаз = 5/500 = 10 мм
… а при выдержке 1/100
будет 50 мм

БЛА самолетного типа не очень стабильны в плане траектории полета

БЛА мультироторного типа нестабильны при силе ветра более 8 м/с
Программы с автоматизированными процессами нуждаются в большем количестве исходной информации
Современные цифровые камеры позволяют получать большое количество снимков
Продольное перекрытие аэрофотоснимков