Исследование возможностей применения неметрических цифровых снимков для обновления топографических карт Текст научной статьи по специальности «История и археология»

УДК 528.7

А.П. Гук, В.И. Тихонов

СГГ А, Новосибирск

М.А. Белошапкин

ООО «АэроГИС», Новосибирск

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ НЕМЕТРИЧЕСКИХ ЦИФРОВЫХ СНИМКОВ ДЛЯ ОБНОВЛЕНИЯ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ

В 2005 г. выполнена цифровая аэрофотосъемка пяти нанесенных пунктов в Алтайском крае цифровой камерой Canon EOS 20D. Съемки выполнялись с вертолета Robinson R-44 с использованием автоматического аэрофотосъемочного комплекса.

Основные характеристики камеры Canon EOS 20D. Фокусное расстояние 18 мм, размер цифровой матрицы 3504x2336 пикселей (22,5x15 мм), размер элемента изображения 6,3 мкм, количество элементов в матрице 8,2 мегапикселей, затвор центральный, интервал фотографирования 5 сек.

Съемки выполнялись с высоты H=500 м (масштаб снимков равен 1:25 000). Для выполнения съемки использовалась аэрофотоустановка, разработанная ООО «АэроГИС» (Белошапкин М.А.). Аэрофотоустановка позволяет выполнить съемку заданным перекрытием, разворачивать камеру на угол сноса, производить контроль аэрофотосъемки.

Съемка была выполнена с перекрытием 60 %. Поперечные перекрытия снимков не менее 40 %.

Для исследования возможностей использования снимков, полученных камерой Canon EOS 20D, для обновления топографических и создания кадастровых карт масштаба 1:2 000 были выбраны материалы аэрофотосъемки населенного пункта Чуйский. Чуйский расположен в Алтае, в долине реки Катунь. Застройки сельского типа, преобладают одноэтажные строения.

Перепад высот в пределах съемочного участка не более 10 метров. На территорию поселка имеется топографический планшет масштаба 1:2 000.

Степень старения топографической информации, определенная по традиционной методике составляет 30 %, что является вполне преемственным для проведения исследований. Общее количество цифровых снимков на территорию поселка 10.

На первом этапе было выполнено трансформирование снимков с использованием программного комплекса Ortophoto SDS. На каждом снимке было выбрано не менее шести опорных точек и оценка точности выполнялась по расхождениям контуров на трансформированном снимке и на карте 1:2 000. Средняя квадратическая ошибка mx y =3,2 м, минимальная 5,1 м.

Так же была выполнена стереофотограмметрическая обработка полученных стереопар цифровых снимков на цифровой станции ЦФС ЦНИИГАиК и цифровом стереплоттере SDS. Несмотря на то, что взаимное ориентирование было выполнено с достаточной точностью (mq =3 мм по 12-

ти точкам), наблюдать модель возможно только в центральной зоне стереопары, так как на краях стереопары стереоэффект разрушается ввиду значительной дисторсии объектива цифровой камеры.

В результате проведения эксперимента можно сделать вывод, что исследуемые цифровые снимки не пригодны для обновления карты масштаба 1:2 000. для создания и обновления карт такого масштаба нужно уменьшить высоту фотографирования по крайней мере в 2 раза, а это повлечет существенные проблемы в выполнении летно-съемочных работ.

Вывод - необходимо выполнить калибровку цифровой камеры, определить и исправить дисторсию объектива. Кроме того, для стереобработки снимков необходимо получить снимки, свободные за влияние дисторсии, то есть выполнить преобразования (цифровое трансформирование) за влияние дисторсии.

Дисторсия была определена по специальной методике, разработанной Белошапкиным М.А.

Было выполнено преобразование исходных цифровых снимков и получены цифровые изображения, в которых учтено влияние дисторсии. По этим снимкам также был получен фотоплан и построены модели местности.

Таблица 1. До исправления дисторсии

Стереопара 49-50 Внешнее ориентирование

Dx Dy Dz

1 -0,671 0,514 0,061

2 0,607 0,032 0,005

3 -0,084 -0,486 0,040

4 -0,518 -0,551 -0,048

5 0,667 0,490 -0,048

Стереопара 50-51 Внешнее ориентирование

Dx Dy Dz

1 0,185 -0,151 -0,017

2 -0,435 0,518 -0,012

3 -0,467 -0,295 -0,003

4 0,717 -0,135 0,032

Среднеквадратические ошибки положения контуров на фотоплане по контрольным точкам составляет mx y =0,13 м. По стереомодели были

составлены карты кадастра масштаба 1:2 000. Среднеквадратическая ошибка определения плановых координат, вычисленная по 4 контрольным точкам составила mx y =0,1 м.

Таким образом, после калибровки камеры и устранения дисторсии цифровые снимки, полученные неметрической камерой Canon EOS 20D вполне пригодны для создания и обновления карт кадастра масштаба 1:2 000.

Таблица 2. После исправления дисторсии

Стереопара 23-24 Внешнее ориентирование

Dx Dy Dz

1 0,027 -0,103 -0,039

2 -0,09 0,070 0,056

3 -0,059 0,059 -0,092

4 0,041 -0,026 0,074

Стереопара 24-25 Внешнее ориентирование

Dx Dy Dz

1 -0,048 0,004 0,009

2 0,164 0,009 -0,017

3 0,067 -0,058 -0,005

4 -0,183 -0,053 0,013

© А.П. Гук, В.И. Тихонов, М.А. Белошапкин, 2006