Опыт создания ортофотопланов по материалам аэросъемки цифровой неметрической камерой Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 528.7

Л.Г. Евстратова, А.А. Саваренко СГГ А, Новосибирск

ОПЫТ СОЗДАНИЯ ОРТОФОТОПЛАНОВ ПО МАТЕРИАЛАМ АЭРОСЪЕМКИ ЦИФРОВОЙ НЕМЕТРИЧЕСКОЙ КАМЕРОЙ

Высокая стоимость цифровых фотограмметрических камер является основным фактором, сдерживающим переход к цифровой аэросъемке.

Поэтому возникает естественное желание использовать для выполнения аэрофотосъемки неметрические цифровые камеры, стоимость которых существенно ниже. В связи с этим оценка сферы применения аэроснимков, полученных неметрическими цифровыми камерами, возможностей создания по ним фотограмметрических моделей и фотограмметрической продукции: карт, фотопланов и ортофотопланов, представляет в настоящее время большой интерес.

Как показано в [1], изображение, получаемое любой камерой, имеет свою собственную внутреннюю метрическую точность. Теоретически, используя цифровые методы фотограмметрической обработки и соответствующую математическую модель, можно получить цифровое трансформированное изображение, соответствующее по точности внутренней метрической точности изображения или с такой же точностью определить по этим снимкам координаты точек местности.

Выбор математической модели как раз и является основной проблемой, которую нужно решить при обработке неметрических снимков, так как от этого будет зависеть точность полученных результатов.

Для построения адекватной математической модели обработки снимков, полученных неметрической цифровой камерой необходимо знать элементы внутреннего ориентирования камеры и правильно описать дисторсии объектив.

Используя данные о дисторсии можно выполнить трансформирование исходного цифрового изображения, геометрия которого будет близка к центральной проекции и затем обрабатывать снимки по стандартным фотограмметрическим технологиям.

Таким образом, для практического использования неметрических камер нужно выполнять калибровку этих камер и обеспечить условия, чтобы во время съемки элементы внутреннего ориентирования не изменялись.

Эффективная методика калибровки, позволяющая практически определить дисторсию и элементы внутреннего ориентирования с достаточной точностью, была разработана М.А. Белошапкиным.

После цифрового трансформирования изображения за влияние дисторсии полученные снимки можно обрабатывать стандартными фотограмметрическими средствами.

Данная методика была апробирована на реальных снимках, полученных цифровой неметрической камерой Canon EOS 5D.

Основные характеристики камеры Canon EOS 5D:

- Фокусное расстояние 35 мм;

- Размеры цифровой матрицы 36,2*25,1 мм;

- Размер элемента изображения 8,207*8,195 мкм;

- Количества элементов в матрице 12,7 мегапикселей;

- Затвор шторного типа.

Для сравнения камеры Canon EOS 5D и аэрофотосъемочных камер вычислим эквивалентное фокусное расстояние:

/эк, = K, ■ f„ , (1)

К = Y, (2)

ц

где Кэ - коэффициент эквивалентности;

I х I и 1ц х 1ц - соответственно формат кадра АФА и цифрового снимка.

Таким образом, для формата кадра 18*18 см, Кэ =5, /эке = 172 мм, для формата кадра 23*23 см, Кэ =6,4, /экв = 224 мм.

Аэрофотосъемка цифровой неметрической камерой Canon EOS 5D была выполнена в октябре 2006г. с целью создания ортофотоплана масштаба 1:2000.

Съемка выполнялась с вертолета МИ-2 с использованием автоматического аэросъемочного комплекса, разработанного Белошапкиным М.А. (ООО «АэроГис»).

Съемочный участок расположен в Новосибирской области, в долине реки Иня, его площадь составила 1024 га. Застройка сельского типа. Съемочный участок пересекает железная дорога по насыпи. Перепад высот в пределах съемочного участка достигает 20 м. Высота фотографирования -520 м, масштаб снимков - 1:15 000. Продольное перекрытие снимков составило не менее 60%, межмаршрутное перекрытие не менее 30%. Создание ортофотоплана выполнялись в программном комплексе “Photomod 4.1”.

Влияние дисторсии, значение которой было определено в результате калибровки камеры по методике М.А. Белошапкина, учитывалось путем введения коэффициентов для радиальной модели дисторсии.

Общее количество снимков на территорию полигона 219, маршрутов 4.

Было выполнено построение маршрутной фототриангуляции. Для внешнего ориентирования использовалось 21 опорная точка, координаты которых были определены геодезическими методами со средней квадратической ошибкой 0,10 м. В результате уравнивания блочной сети были получены средние квадратические ошибки mx = 0.12 м, my = 0.04 м,

mz = 0.18 м, вычисленные по расхождениям координат на опорных точках и контрольных точках.

Оценка точности полученного ортофотоплана выполнялась традиционными методами по контрольным точкам и по расхождениям контуров на линиях монтажа снимков (рис. 1).

Рис. 2. Фрагмент ортофотоплана

Визуально линии монтажа практически не различимы на ортофотоплане, что свидетельствует о высокой метрической точности всего ортофотоплана.

Детальность полученных изображений обеспечивает возможность дешифрирования большинства элементов объектов, показываемых на картах масштаба 1:2000. Однако следует отметить, что основные недостатки цифровых неметрических камер является маленький формат кадра и как следствие - большой объем фотограмметрической обработки, который возрастает примерно в к2 раз по сравнению аэрофотоснимками соответствующего масштаба.

Таким образом, результаты выполненных экспериментальных работ показали, что материалы цифровой аэросъемки можно использовать при создании ортофотопланов и карт масштаба 1:2000.

В результате выполненных практических работ можно сделать следующие выводы.

1. Для использования неметрических снимков нужно выполнить калибровку камеры и цифровое трансформирование исходных изображений за влияние дисторсии.

2. Методика калибровки, предложенная М.А. Белошапкиным, позволяет с достаточной точностью учесть влияние дисторсии для построения фотоплана 1:2000.

3. Изобразительные свойства цифровых снимков позволяют создавать ортофотопланы и карты с коэффициентом увеличения снимок-карта 7-8х.

4. Количество фотограмметрических работ по сравнению с обработкой снимков, полученных аэросъемочной камерой возрастает примерно в к2 раз, что приводит к увеличению стоимости продукции.

5. Основное преимущество цифровой съемочной камеры -оперативность получения информации; исключение процесса фотохимической обработки и возможность использования для аэросъемки малых летательных аппаратов.

6. Повышение производительности фотограмметрической обработки за счет автоматизации измерений приведет к широкому распространению цифровой съемки для создания ортофотопланов сравнительно небольших участков.

© Л.Г. Евстратова, А.А. Саваренко, 2007