ФОТОГРАММЕТРИЯ

ФОТОГРАММЕТРИЯ (от фото..., греч. gramma - запись, изображение и ...метрия), научно-техническая дисциплина, занимающаяся определением размеров, формы и положения объектов по их изображениям на фотоснимках. Последние получают как непосредственно кадровыми, щелевыми и панорамными фотоаппаратами, так и при помощи радиолокационных, телевизионных, инфракрасных-тепловых и лазерных систем (см. Аэрометоды). Наибольшее применение, особенно в аэрофотосъёмке, имеют снимки, получаемые кадровыми фотоаппаратами. В теории Ф. такие снимки считаются центральной проекцией объекта. Уклонения от центральной проекции, вызванные дисторсией объектива, деформацией фотоматериала и др. источниками ошибок, учитываются по данным калибровки аэрофотоаппарата и снимков. В Ф. используются одиночные снимки и стереоскопические их пары. Эти стереопары позволяют получить стереомодель объекта. Раздел Ф., изучающий объекты по стереопарам, называется стереофотограмметрией.

Положение снимка в момент фотографирования определяют три элемента внутреннего ориентирования - фокусное расстояние фотокамеры f, координаты х₀, у₀ главной точки о (рис. 1) и шесть элементов внешнего ориентирования - координаты центра проекции S- X_S, Y_S, Z_S, продольный и поперечный углы наклона снимка а и w и угол поворота x. Между координатами точки объекта и её изображения на снимке существует связь:

(1)

где X,Y,Z и X_S, Y_S, Z_S - координаты точек М и S в системе OXYZ; X‘, Y‘, Z‘ - координаты точки т в системе SXYZ, параллельной OXYZ, вычисляемые по плоским координатам х и у:

- направляющие косинусы.

Формулы связи между координатами точки М объекта (рис. 2) и координатами

её изображений m₁ и m₂ на стереопаре P₁ - Р₂ имеют вид:

В_X, B_Y

и В_Z - проекции базиса В на оси координат. Если элементы внешнего ориентирования стереопары известны, то координаты точки объекта можно определить по формуле (4) (метод прямой засечки). По одиночному снимку положение точки объекта можно найти в частном случае, когда объект плоский, напр. равнинная местность (Z = const). Координаты х к у точек снимков измеряются на монокомпараторе или стереокомпараторе. Элементы внутреннего ориентирования известны из результатов калибровки фотоаппарата, а элементы внешнего ориентирования можно определить при фотографировании объекта или в процессе фототриангуляции. Если элементы внешнего ориентирования снимков неизвестны, то координаты точки объекта находят с использованием опорных точек (метод обратной засечки). Опорная точка - опознанная на снимке контурная точка объекта, координаты к-рой получены в результате геодезических измерений или из фототриангуляции. Применяя обратную засечку, сначала определяют элементы взаимного ориентирования снимков P₁ - Р₂ (рис. 3) - a‘₁, x‘₁, a‘₂, w‘₂, x‘₂ в системе S₁X‘Y‘Z‘, ось X к-рой совпадает с базисом, а ось Z лежит в главной базисной плоскости S₁o₁S₂ снимка P₁. Затем вычисляют координаты точек модели в той же системе. Наконец, используя опорные точки, переходят от координат точек модели к координатам точек объекта.

Элементы взаимного ориентирования позволяют установить снимки в то положение относительно друг друга, к-рое они занимали при фотографировании объекта. В этом случае каждая пара соответственных лучей, напр. S₁m₁ и S₂m₂, пересекается и образует точку (m) модели. Совокупность лучей, принадлежащих снимку, называется связкой, а центр проекции - S₁ или S₂- вершиной связки. Масштаб модели остаётся неизвестным, т. к. расстояние S₁S₂ между вершинами связок выбирается произвольно. Соответственные точки стереопары m₁ и m₂ находятся в одной плоскости, проходящей через базис S₁S₂. Поэтому

Полагая, что приближённые значения элементов взаимного ориентирования известны, можно представить уравнение (6) в линейном виде:

жённым значениям неизвестных, а,... ..., е - частные производные от функции (6) по переменным a‘₁, ... x‘₂, l - значение функции (6), вычисленное по приближённым значениям неизвестных. Для определения элементов взаимного ориентирования измеряют координаты не менее пяти точек стереопары, а затем составляют уравнения (7) и решают их способом последовательных приближений. Координаты точек модели вычисляют по формулам (4), выбрав произвольно длину базиса В и полагая

X_S1 = Y_S1 = Z_S1 = D, B_X = D, B_Y= B_Z=O.

При этом пространственные координаты точек m₁ и m₂ находят по формулам (2), а направляющие косинусы - по формулам (3): для снимка P₁ по элементам a‘₁, w‘₁ = 0, x‘₁, а для снимка Р₂ по элементам а‘₂, w‘₂, x‘₂.

По координатам X‘, Y‘, Z‘ точки модели определяют координаты точки объекта:

где t - знаменатель масштаба модели. Направляющие косинусы получают по формулам (3), подставляя вместо углов а, со и и продольный угол наклона мо-

дели 1, поперечный угол наклона модели n и угол поворота модели 6.

Для определения семи элементов внешнего ориентирования модели - X_S1,Y_S1 , Z_S1 , g , n, O, t - составляют уравнения (8) для трёх или более опорных точек и решают их. Координаты опорных точек находят геодезическими способами или методом фототриангуляции. Совокупность точек объекта, координаты к-рых известны, образует цифровую модель объекта, служащую для составления карты и решения различных инженерных задач, напр. для изыскания оптимальной трассы дороги. Кроме аналитических методов обработки снимков, применяются аналоговые, основанные на использовании фотограмметрических приборов - фототрансформатора, стереографа, стереопроектора и др.

Щелевые и панорамные фотоснимки, а также снимки, полученные с применением радиолокационных, телевизионных, инфракрасных-тепловых и других съёмочных систем, существенно расширяют возможности Ф., особенно при космических исследованиях. Но они не имеют единого центра проекции, и элементы внешнего ориентирования их непрерывно изменяются в процессе построения изображения, что осложняет использование таких снимков для измерительных целей.

Основные достоинства фотограмметрических методов работ: большая производительность, т. к. измеряются не объекты, а их изображения; высокая точность благодаря применению точных аппаратов и инструментов для получения и измерения снимков, а также строгих способов обработки результатов измерений; возможность изучения как неподвижных, так и движущихся объектов; полная объективность результатов измерений; измерения выполняются дистанционным методом, что имеет особое значение в условиях, когда объекты недоступны (летящий самолёт или снаряд) или когда пребывание в зоне объекта небезопасно для человека (действующий вулкан, ядерный взрыв). Ф. широко применяется для создания карт Земли, других планет и Луны, измерения геологических элементов залегания пород и документации горных выработок, изучения движения ледников и динамики таяния снежного покрова, определения лесотаксационных характеристик, исследования эрозии почв и наблюдения за изменениями растительного покрова, изучения морских волнений и течений и выполнения подводных съёмок, изысканий, проектирования, возведения и эксплуатации инженерных сооружений, наблюдения за состоянием архитектурных ансамблей, зданий и памятников, определения в военном деле координат огневых позиций и целей и др.

Лит.: Бобир Н. Я., Лобанов А. Н., Федорук Г. Д., Фотограмметрия, М., 1974; Дробышев Ф. В., Основы аэрофотосъемки и фотограмметрии, 3 изд., М., 1973; Коншин М. Д., Аэрофотограмметрия, М., 1967; Лобанов А. Н., Аэрофототопография, М., 1971; его же, Фототопография, 3 изд., М., 1968; ДейнекоВ. Ф., Аэрофотогеодезия, М., 1968; Соколова Н. А., Технология крупномасштабных аэротопографических съемок, М., 1973; Русинов

М. М., Инженерная фотограмметрия, М., А966; Rugеr W., Buchholtz A., Photogrammetrie, 3 Aufl., В., 1973; Manual of photogrammetry, v. 1 - 2, Menasha, 1966; Bonneval H., Photogrammetrie generale, t. 1 - 4, P., 1972; Piasесki М. В., Foto-grametria, 3 wyd., Warsz., 1973.

А. Н. Лобанов.

Смотреть больше слов в «Большой советской энциклопедии»

ФОТОГРАФИЧЕСКАЯ АСТРОМЕТРИЯ →← ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ

ФОТОГРАММЕТРИЯ

Синонимы слова "ФОТОГРАММЕТРИЯ":

Смотреть что такое ФОТОГРАММЕТРИЯ в других словарях:

Рекомендуем посмотреть: