Создание планово-высотного обоснования космической съемки местности на основе каркасной аэрофотосъемки Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 528.73 Л.В. Быков

Западно-Сибирский филиал ФГУП «Госземкадастрсъемка», Омск И.А. Беспалов СибАДИ, Омск

СОЗДАНИЕ ПЛАНОВО-ВЫСОТНОГО ОБОСНОВАНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ СЪЕМКИ МЕСТНОСТИ НА ОСНОВЕ КАРКАСНОЙ АЭРОФОТОСЪЕМКИ

Появление на мировом и Российском рынках материалов дистанционного зондирования среднего и высокого пространственного разрешения, полученных с помощью коммерческих спутниковых систем Ьапёва1-7, БРОТ-5, ГОЗ-ЮЮ, IKONOS, QUICKBIRD, делает возможным разработку технологий фотограмметрического создания и обновления крупномасштабной картографической основы по данным космической съемки. Данные материалы имеют достаточно сложную геометрию. Использование точной дифференциальной баллистической модели движения космического аппарата и модели ориентации оптической оси сканирующего устройства, предполагающей ее изменения во времени, позволяет при наличии достаточного числа опорных точек привязать сканерный снимок к земному эллипсоиду с погрешностью, не превышающей двух элементов разрешения снимка. Но данная точность орбитальных данных, характеризующих положение снимков в пространстве, недостаточна для использования снимков при создании и обновлении топографических карт и планов. Поэтому после предварительной обработки снимков, включающей геометрическую и радиометрическую коррекцию на всех уровнях, приходится дополнительно трансформировать снимки по опорным точкам, применяя различные перспективные и нелинейные преобразования.

Повысить точность привязки космических снимков можно несколькими способами. В первую очередь это выбор оптимальной геометрической модели ориентирования и трансформирования снимка. Кроме того, в теории и практике фотограмметрии накоплен большой опыт обработки одиночных изображений. Подбор оптимальной схемы размещения опорных точек, создание виртуальных квазиопорных точек, корреляционные алгоритмы идентификации опорных точек, - все эти способы позволяют значительно повысить точность и надежность привязки изображений к системе координат на местности.

Как правило, для определения координат точек планово-высотной подготовки проводятся полевые работы. Иногда полевую привязку выполнить невозможно либо экономически нецелесообразно. В этом случае материалы съемки могут быть привязаны по существующим картам и планам, причем масштаб карты, на которой выбираются опорные точки, должен быть на один масштабный ряд крупнее, чем масштаб создаваемой карты. Данный вид привязки дешев и достаточно эффективен. В результате экспериментов, выполненных в Западно - Сибирском филиале ФГУП

«Госземкадастрсъемка», было установлено, что при привязке одиночного сканерного снимка к плановой основе, масштаб которой на один масштабный

ряд крупнее масштаба создаваемой карты, при тщательной отбраковке «слабых» опорных точек, возможно получить точность привязки, равную разрешающей способности снимка. А при использовании в ориентировании метода квазиопорных точек, разработанного проф. Зотовым Р.В., можно добиться повышения точности привязки в 2-3 раза по отношению к одиночным опорным точкам [1,2]. При этом происходит существенная компенсация ошибок координат точек снимка и карты. Представляется, что метод квазиопорных точек позволит выполнять привязку по картам того же масштаба, что и масштаб создаваемой карты.

Однако на территории нашей страны существует определенный дефицит в картографических материалах на некоторые районы. Так, например, в северных, труднодоступных регионах практически отсутствуют топографические карты масштаба 1: 10000, а карты масштаба 1: 25000 в большинстве своем устарели и не пригодны для качественного ориентирования. В случае отсутствия материалов прошлых лет необходимо выполнять полевую привязку опознаков. Полевая привязка в малообжитых, а особенно на слабо освоенных территориях, достаточно дорога, и в первую очередь из-за трудностей, связанных с транспортировкой людей и оборудования, а также в поисках самих опознаков.

В качестве альтернативного варианта привязки в Западно-Сибирском филиале ФГУП «Госземкадастрсъемка» было решено при картографических работах в труднодоступных районах ЯНАО опробовать метод, основанный на проложении каркасных маршрутов аэрофотосъёмки.

Сущность способа создания планово-высотного обоснования по каркасным маршрутам заключается в следующем. Планово-высотная подготовка сцен должна проходить по опорным точкам, расположенным в углах сцены, и соответственно в местах перекрытия сцен. Поэтому маршрут аэрофотосъёмки прокладывается как раз по местам перекрытия сцен и по краям крайних сцен (рис. 1).

Рис. 1. Схема расположения каркасных маршрутов аэрофотосъемки на

космических снимках

Аэрофотосъемка выполняется со спутниковой привязкой центров фотографирования. Таким образом, при уравнивании и обработке маршрута по связующим точкам получается жесткий каркас, в котором с достаточной точностью определены координаты необходимых элементов для создания опоры для ориентирования космических снимков. Все взаимное уравнивание (блоков аэрофотосъёмки и сцен космических данных) можно выполнять при помощи программы Photomod. В случае малого количества опознаваемых объектов на той или иной сцене и в целях удешевления работ возможно ориентирование сцен со сшивкой их в так называемый «моноблок». Моноблок представляет собой сшитые с необходимой точностью сцены в единую. Создание данного моноблока также предусмотрено программой Photomod. Полосы сканирования космического изображения вытянуты по широте (например, у Spot 5 - 600 км), и узкие по долготе (например, у Spot 5 - 120 км). Сцены созданы с отклонениями в местах продольного перекрытия (особенно это видно при использовании сцен разных дат съемки) и без отклонений (так как получены при простой нарезке полосы) в местах поперечного перекрытия. Следовательно, при ориентировании удачно сшитого моноблока существенно уменьшается необходимое количество опорных точек, а, значит, объем и стоимость привязки. По предварительным сметным расчетам, выполненным в Западно - Сибирском филиале ФГУП «Госземкадастрсъемка», оценивалась экономическая целесообразность данного способа. Экономически выгодно применять способ каркасных маршрутов на больших территориях, когда использование полевой привязки очень накладно в связи с труднодоступностью мест. К примеру, стоимость привязки одного района ЯНАО по каркасным маршрутам составила 200% от полевой привязки. Когда площадь территории была увеличена до двух районов, относительная стоимость составила 145% , а при работе по четырем

районам этот показатель уже равняется 80%, а это уже существенное удешевление работ. При построении моноблоков относительный показатель стоимости по одному району составил 140 %, по 2-м - 120%, а по четырем -60%.

Данные расчеты обосновывают экономическую целесообразность применения планово-высотной привязки космических снимков по каркасным маршрутам аэрофотосъемки на труднодоступных территориях.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Зотов, Р.В. Особенности использования квазиопорных точек для фототриангулирования и современный подход к расчету точности изготовления карт и планов / Р.В. Зотов // Совершенствование геодезических работ по сельскохозяйственному картографированию земельных ресурсов Западной Сибири. - Омск: ОСЧИ, 1983. - С. 915.

2. Беспалов, И.А. Методика привязки космических снимков по квазиопорным точкам / И.А. Беспалов, Т.В. Осинцева // Межвуз. сб. молодых учен., аспирантов и студентов / СибАДИ. - Вып. 4, ч. 1. - Омск, 2007. - С. 42-45.

© Л.В. Быков, И.А. Беспалов, 2007