40_МЕТОДИКА ОПРАЦЮВАННЯ ЗНІМКІВ НА ЦИФРОВІЙ ФОТОГРАММЕТРИЧНІЙ СТАНЦІЇ ДЕЛЬТА_2021

Орієнтування аерознімків

Орієнтування аерознімків складається з трьох послідовних етапів: внутрішнє орієнтування знімків, взаємне орієнтування стереопари та зовнішнє орієнтування моделі. Всі процеси активують з головної панелі

інструментів програми Models командою Model.

Внутрішнє орієнтування виконують з метою визначення розташування початку координат системи знімків. Процес внутрішнього орієнтування знімків активують опцією Inner Orientation команди Model. В діалозі Inner Orientation Startup вводять шлях до знімків на жорсткому диску, назву камери і метод орієнтування – Stereo model. Натискають кнопку Proceed.

Рис.6. Діалог Inner Orientation Startup

Завдання оператора полягає у послідовній фіксації марки (курсору) на перехрестях координатних міток. Послідовність така:

1)наводять ліву марку на мітку лівого знімка;

2)утримуючи клавішу Сtrl наводять праву марку на позначку правого

знімка;

3)натисненням лівої клавіші миші реєструють положення марок;

4)програма автоматично «викине» марки на наступні мітки. Завдання оператора – точно навести марки на перехрестя координатних міток і зафіксувати ці положення.

Орієнтування виконано якісно, якщо значення коефіцієнтів деформації вздовж осей х і у знімків (SX,SY) є однаковими в межах до однієї тисячної (0,001).

Результати орієнтування подаються в закладці Table, а з закладки Report командою Save запам’ятовують результати орієнтування для внесення у звіт.

11

Якщо результати орієнтування задовольняють якість, їх зберігають, натиснувши кнопку Exit і підтвердивши збереження.

Рис.7. Робоче вікно внутрішнього орієнтування аерознімків

		л	п			Взаємне орієнтування				виконують з
						метою визначення елементів орієнтування
						обидвох	знімків	і	побудови		моделі
		1	4
						місцевості.		Процес		взаємного
					п	орієнтування знімків			активують		опцією
		2	5			Relative Orientation команди Model. В
					л	діалозі Relative Orientation Startup вводять
		3	6			шлях до	знімків	і	схему	орієнтування
						Extended (12 points) – розширена (12
						точок). Натискають кнопку Proceed.
Рис.8. Зони розташування точок						Завдання полягає у стереоскопічному
						наведенні марки на чіткі контури поверхні

землі, які є на лівому і правому знімках в шести зонах і фіксування наведення. Програма автоматично пропонує ділянку розташування точки в черговій зоні, після чого дії є такими:

1) виводять обидві марки приблизно на одну і ту ж територію на лівому і правому знімках;

12

2)збільшивши масштаб зображення (клавіша «+» клавіатури), обирають на поверхні землі чіткий контур на лівому знімку і наводять на нього ліву марку;

3)утримуючи клавішу CTRL, наводять праву марку на цей же ж контур на правому знімку і фіксують наведення натисненням лівої клавіші миші.

4)аналогічно виконують наведення в наступних стандартних зонах, куди програма викидає марку автоматично після фіксування попереднього положення.

5)зафіксувавши розташування перших шести точок, повторюють наведення в тих же ж зонах, але обираючи інші точки місцевості.

Рис.9. Діалог Relative Orientation Startup

Орієнтування вважається виконаним якісно, якщо середня квадратична помилка залишкового поперечного паралаксу (RMS) становить менше 5 мкм. В іншому випадку уточнюють наведення, обравши точку з максимальною похибкою (виділена в результатах червоним кольором) і натиснувши кнопку

Repeat.

Результати орієнтування подаються в закладці Table, а з закладки Report командою Save запам’ятовують результати орієнтування для внесення у звіт. Якщо результати орієнтування задовольняють точність, їх зберігають, натиснувши кнопку Exit і підтвердивши збереження.

13

Рис.10. Робоче вікно взаємного орієнтування аерознімків

Реалізуючи розв'язок зворотної фотограмметричної задачі, виконують зовнішнє орієнтування, метою якого є визначення елементів зовнішнього орієнтування і прив’язка побудованої моделі місцевості до зовнішньої системи координат місцевості.

Перед початком зовнішнього орієнтування необхідно переконатись у коректності введеного в програму каталогу координат. Каталог координат опорних точок має розташовуватись у секції Model points in Models.ini, а внесені перші дві точки – розташовані якнайдалі одна від одної.

Процес зовнішнього орієнтування моделі активують опцією Absolute Orientation команди Model. В діалозі Absolute Orientation Startup вводять шлях до знімків, вид матеріалів, метод орієнтування, етап процесу орієнтування. Натискають кнопку Proceed.

Програма в інформаційному рядку Register point вказує, на яку опорну точку моделі потрібно навести марку. Необхідно знайти цю опорну точку на знімках, навести на неї ліву і праву (утримуючи клавішу Ctrl) марки та зареєструвати наведення, натиснувши ліву клавішу миші.

Для пошуку відповідних точок користуємось їх абрисами з схемою взаємного розташування опорних точок і з детальним зображенням місця розташування опорної точки.

14

Рис.11. Діалог Absolute Orientation Startup

Щоб вийти з процесу орієнтування для перегляду абрисів, натискають клавішу Esc rkfdsfnehb, а для продовження орієнтування – кнопку Continue

робочого вікна Absolute Orientation.

Після реєстрації третьої за порядком опорної точки, програма масштабує модель і в райони наступних опорних точок марка виводиться автоматично. Потрібно точно навести марку на точку і зареєструвати наведення. Процес орієнтування завершується автоматично після реєстрації останньої опорної точки.

Перейшовши на закладку Table(Stereo) перевіряють точність виконаного орієнтування – у рядку RMS програма подає середньо-квадратичні похибки орієнтування, які не повинні перевищувати апріорних, отриманих на етапі підготовчих робіт і задовольняти точність створюваного за аерознімками топографічного плану. Якщо результати не в допуску, то є можливість уточнити орієнтування, обравши одну з точок, де похибки наведення є максимальними (підсвічуються червоним кольором) і, натиснувши кнопку Repeat, перереєструвати точку.

15

Рис.12. Робоче вікно зовнішнього орієнтування моделі

Якщо результати орієнтування є прийнятними щодо точності, то перейшовши на закладку Report, отримують загальну інформацію про результати орієнтування. Кнопкою Save зберігають результати у текстовий файл, який вносять у звіт.

Для збереження результатів орієнтування натискають кнопку Exit і підтверджують збереження.

Побудова векторних об’єктів у віртуальному 3D середовищі.

Опрацювання побудованої моделі місцевості розпочинають з створення шаблону векторного плану, який уявляє собою робочий простір з під'єднаним цифровим класифікатором умовних позначень. Цифровий класифікатор умовних позначень обирають згідно масштабу створюваного плану або карти. Масштаб плану або карти визначають згідно завдань робіт, розрізнення

16

аерознімків та точності отримання координат точок на місцевості (апріорної та апостеріорної).

Шаблон створюють у програмі Digitals, яку активують командою Mapping з головного меню програми Models, або застосунком Ged.exe з

кореневої папки Digitals.

Щоб створити шаблон векторного плану масштабу 1:2000, використовують відповідну іконку  головної панелі інструментів програми Digitals, де обирають опцію 2000.

Для експорту побудованої моделі спочатку встановлюють активною опцію

Стерео команди Растр. Далі опціями Відкрити лівий і Відкрити правий

команди Растр завантажують відповідні аерознімки. Векторний файл з растрами аерознімків запам’ятовують командами File→Save з розширенням

DMF (Digitals Map File).

Результатом експорту є стереозображення моделі, що дає змогу зібрати просторову (координати XYZ) топографічну інформацію про об'єкти в системі координат місцевості. В цьому легко переконатись, якщо навести марку на одну з опорних точок на лівому і правому знімку – в інформаційному рядку висвітляться її просторові координати.

Для виконання етапу побудови векторних об’єктів у віртуальному 3D середовищі необхідно опанувати технологію керування маркою у 3D просторі програми. Щоб побачити стереоефект (об’ємне зображення території місцевості) потрібно роздільно спостерігати лівим оком ліве зображення, а правим – праве. Для цього використовують оптичні системи (стереоскоп або окуляр, прикріплені до ЦФС) або один з методів спостереження через анагліфічні або поляризаційні окуляри. Метод спостереження обирають на закладці Пристрої вікна Налаштування, яке викликають однойменною опцією команди Сервіс головного меню програми Digitals.

Для анагліфічного методу спостережень позначають опцію Анагліф. В наступних інструкціях до лабораторної роботи використовується саме цей метод. Однією з особливостей його використання є спотворене сприйняття кольорів, тому колір марки і векторних об’єктів, які наносять на модель, доцільно змінити на жовтий, білий або чорний кольори.

Вхід у процес збору топографічної ситуації виконують, натиснувши клавішу F9 клавіатури. Наведення марки на об’єкти зображення виконують в площині XY зміщенням миші, а по висоті вздовж осі Z – колесиком миші або рухом миші вліво-вправо при нетисненій клавіші Ctrl клавіатури.

З функціями створення і редагування векторних об’єктів у програмі Digitals знайомляться на попередніх лабораторних роботах, а пригадують, скориставшись [7] або файлами допомоги, натиснувши клавішу F1.

17

Опанування керуванням маркою в 3D просторі розпочинають з нанесення точкових об’єктів на поверхню моделі. Для цього в класифікаторі створюють умовне позначення точкового об’єкту.

Рис.13. Фрагмент цифрового класифікатора

з створеними умовними позначеннями точкових об’єктів – Piket 01 і Piket 02

Перший етап опанування 3D простором виконують на чітких контурах моделі. Спочатку збільшують/зменшують зображення моделі до робочого масштабу (клавіші +/- клавіатури). Обравши з класифікатора векторний точковий об’єкт, марку наводять в плані і по висоті на чіткий контур місцевості (кут тротуару, кут будинку тощо) і фіксують наведення лівою клавішею миші. Зафіксована точка має лежати на поверхні об’єкту моделі як в плані, так і по висоті. Перевірити правильність наведення можна візуально, маючи досвід таких наведень, або почергово спостерігаючи за точкою окремо лівим і правим оком – нанесена точка в обидвох випадках повинна розташовуватись точно на контурі лівого і правого зображень. Такі точки фіксують, аж поки якість наведення буде відповідати точності топографічного плану як в плані, так і по висоті.

Другий етап опанування 3D простором виконують на територіях, де нема чітких контурів (городи, газони, рілля тощо). Вимоги і контроль точності наведення аналогічні до попереднього етапу.

Оволодівши методикою наведення марки на поверхню місцевості і використовуючи функції створення і редагування векторних об’єктів у програмі Digitals, наносять лінійні контури на поверхню моделі (струмки, огорожі тощо), обравши відповідний умовний знак з класифікатора. Вимогою до нанесення лінійних контурів є розташування на поверхні об’єкту не тільки вузлових точок, але й самої лінії. Слід пам’ятати, що деякі лінійні об’єкти входять у ЦМР і до них висувають окремі вимоги під час креслення. Наприклад, струмки креслять в напрямку течії (зверху вниз) і кожна наступна вузлова точка не повинна бути вищою за попередню.

18

Опанувавши технологію нанесення точкових і лінійних об’єктів, переходять до нанесення об’єктів площинних (будівлі, ставки, майданчики, вулиці тощо). До нанесення площинних об’єктів висувають ряд вимог:

вузлові точки і межі таких об’єктів повинні співпадати в плані і по висоті

змежами на зображенні;

обов’язковим є дотримання ортогональності площинних об’єктів, межа яких заламується під прямим кутом;

площинні поверхні ставків, озер мають мати однакову висоту у вузлових точках;

межа площинних об’єктів споруд має охоплювати всі архітектурні виступи;

в залежності від масштабу топографічного плану межа площинного об’єкту споруди має охоплювати всю різноповерхову споруду або окремо кожну, згідно кількості поверхів;

вузлові точки сусідніх площин повинні мати однакові планові координати;

контури висотних об’єктів (будинки, вежі, ліси тощо) креслять по верху, якщо згодом передбачене висотне редагування стосовно ЦМР.

Для кожного нанесеного об’єкту у закладці Інфо вносять кількісну і якісну інформацію, яку виносять на модель у вигляді підписів.

Роботу по опануванню керуванням марки в 3D просторі завершують, якщо якісно нанесено не менше 10 різних топографічних об’єктів кожного виду: 10 точкових на контурах, 10 точкових на місцевості без контурів, 10 лінійних і 10 площинних об’єктів.

Побудова цифрової моделі рельєфу у віртуальному 3D середовищі.

Рельєф на електронних картах і планах подають у вигляді горизонталей та лінійних і точкових елементів в місцях де бракує горизонталей (вершини, впадини) або щільність горизонталей є надто висока (вимоїни, обриви, насипи). Для побудови горизонталей використовують цифрову модель рельєфу, яка містить такі основні складові:

топографічні об’єкти, які є складовою частиною рельєфу місцевості (гідрографія);

скелетні лінії на різких змінах кута нахилу місцевості (лінії бровки та підошви);

регулярну сітку висотних пікетів, нанесених в плані з постійним кроком;

19

додаткові висотні пікети на характерних точки рельєфу (вершини, впадини) і точки в місцях, де для відтворення рельєфу в горизонталях не вистарчає лінійних елементів ЦМР і регулярної сітки.

Для виконання етапу побудови ЦМР, у лабораторній роботі використовують стереопару аерознімків з виконаним зовнішнім орієнтуванням. Поверхня місцевості, зображена на знімках, відкрита для огляду (відсутність щільної рослинності і споруд), має значні перепади висот, містить форми рельєфу з різкими змінами кутів нахилу поверхні (яри, обриви, насипи тощо).

Кожен студент отримує стереопару аерознімків і файл у форматі DMF з векторною рамкою, яка обмежує дослідну ділянку для побудови ЦМР. Побудову виконують у програмі Digitals із застосуванням функцій створення і редагування векторних об’єктів, дотримуючись вимог по стереоскопічному наведенню на поверхню місцевості (вимоги розглянуто у попередньому пункті «Побудова векторних об’єктів у віртуальному 3D середовищі»).

ЦМР наповнюють у такій послідовності: 1) Елементи гідрографії:

Берегова лінія ставка, озера – замкнутий контур, всі точки якого розташовані на одній висоті (зображають на межі води і ґрунту).

Берегова лінія річки, каналу – дві лінії по обидва береги проводять за напрямком течії річки на межі води і ґрунту. Кожна наступна вузлова точка лінії не може бути вищою за попередню. Протилежні точки обох ліній на нормалі до середньої лінії річки повинні мати однакову висоту.

Струмок, канал – лінія з послідовних точок. Кожна наступна вузлова точка лінії не може бути вищою за попередню. Відповідно до цього струмки наносять за напрямком течії і узгоджують (під’єднують) до сусідніх струмків, озер, річок. Зображають по середині течії.

Канава – лінія вздовж русла канав штучного походження (біля доріг).

2)Скелетні лінії – лінії, які обмежують різкі зміни кута нахилу місцевості

–структурні лінії (хребти, лощини, лінії бровки та підошви) та інші форми рельєфу (уступи біля озер, річок, струмків, канав тощо). Скелетні лінії не зображають там, де вже є нанесені інші елементи, вони не можуть перетинатись між собою і іншими лінійними елементами ЦМР.

3)Регулярна сітка висотних пікетів – векторні точки, регулярно розташовані в межах обраної ділянки на поверхні моделі. Для нанесення регулярної сітки у програмі Digitas застосовують послідовність таких операцій:

а) виділяють рамку району робіт; б) командами головного меню ЦМР→Створити ЦМР створюють проект

регулярної сітки точок, задавши крок сітки;

20