Temat Schemat ogólny projektowania zdjęć lotniczych 2. Uwarunkowania prac fotolotniczych 3. Plan nalotu

Transkrypt

1 Temat 4 1. Schemat ogólny projektowania zdjęć lotniczych 2. Uwarunkowania prac fotolotniczych 3. Plan nalotu

2 Zdjęcia lotnicze projektuje się dla określonego zadania: Mapy sytuacyjno wysokościowe Aktualizacja istniejącej mapy Bazy danych topograficznych Ortofotomapy Budowa numerycznego modelu terenu (NMT lub NMPT) Modele 3D miast Modernizacja ewidencji gruntów Projekt powinien uwzględniać różne uwarunkowania techniczne Dokładność końcowa produktu Przewidywana treść Technologia opracowania posiadany sprzęt, doświadczenia, kwalifikacje Dostępne fotolaboratoria i możliwości obróbki materiałów lotniczych Czynniki zewnętrzne: warunki pogodowe, ukształtowanie terenu, bliskość lotniska

3 Podział zdjęć Schemat ogólny 1. Przeznaczenie topograficzne (pomiarowe), nie topograficzne 2. Położenie osi kamery pionowe, prawie pionowe, nachylone, ukośne Źródło: Z. Kurczyński Lotnicze i satelitarne obrazowanie Ziemi 3. Sposób pokrycia zdjęcia pojedyncze - cały interesujący nas obiekt odwzoruje się na jednym zdjęciu zdjęcia szeregowe - dla obiektów wydłużonych, szereg zdjęć zachodzących na siebie zespołowe - gdy dodatkowo wykonujemy równoległe szeregów zachodzące na siebie

4 Projektowanie zdjęć lotniczych Analityczna Analiza możliwości najlepszego wykonania zdjęć do określonych celów Projektowa Opracowanie projektu nalotu Właściwości terenu Dokładność mapy Aparatura Technologia opracowania Podstawowe dane i parametry nalotu: przeznaczenie mapy, skala zdjęć, format zdjęć

5 Schemat ideowy projektowania pomiarowych zdjęć lotniczych Cel fotografowania lotniczego Analiza powierzchni terenu przyszłych prac fotolotniczych Analiza materiałów z terenu przyszłych prac fotolotniczych Wybór metody fotogrametrycznego opracowana zdjęć lotniczych Wybór warunków technicznych wykonania zdjęć lotniczych Wybór aparatury i sprzętu fotolotniczego Projektowanie techniczne Dane techniczne wykonania zdjęć lotniczych Dane techniczne lotu fotogrametrycznego Wykreślenie planu nalotu Zestawienie danych liczbowych do projektu nalotu

6 Uwarunkowania prac fotolotniczych 1. Czynniki zewnętrzne uzależnione od warunków środowiska geograficznego 2. Czynniki techniczne wynikające z warunków technicznych sprzętu, technologii, kwalifikacji pracowników

7 Czynniki zewnętrzne Rzeźba terenu analizując należy rozważyć jej wpływ na dokładność rysowania warstwic - maksymalne przewyższenie w granicach zdjęcia - wysokość fotografowania Dokładność rysowania warstwic można określić na podstawie wzoru: Kąty nachylenia terenu, odstęp między warstwicami Przy istnieniu deniwelacji terenu, w różnych punktach zdjęcia będzie różna skala h różnica wysokości w danym punkcie w stosunku do średniej płaszczyzny terenu Jeśli oznaczymy To zmiana skali będzie równa

8 Pokrycie roślinne Określamy rodzaj pokrycia roślinnego, stopień pokrycia obszaru, stopień skupienia roślinności. Rodzaj pokrycia roślinnego może mieć wpływ na wybór pory roku. Stopień zurbanizowania i zagospodarowania terenu W przypadku terenu mocno zurbanizowanego możliwe jest podwyższenie wymagań dokładnościowych Analiza sieci geodezyjnej określenie liczby punktów geodezyjnych różnych klas, obliczenie ich gęstości na jeden arkusz mapy, ocena dokładności oraz rozmieszczenia, rodzaj i dokładność sieci niwelacyjnych, sposób oznakowania punktów w terenie,

9 Podsumowanie Schemat ogólny projektowania zdjęć Uwarunkowania prac fotolotniczych Czas na quiz

10 Plan nalotu 1. Skala zdjęć 2. Wybór stożka kamery pomiarowej 3. Projektowanie kierunku osi szeregów i podział obszaru na rejony 4. Wysokość fotografowania 5. Pokrycie podłużne i poprzeczne

11 Skala mapy a skala zdjęć 1. Skala zdjęć Na podstawie skali mapy określamy przedział skali zdjęcia dla opracowań jednoobrazowych 5M z M k 0,6M z Skala mapy: 1:1000 Przedział skali zdjęcia: 1:200-1:1500 dla opracowań stereofotogrametrycznych. 8M z M k 0,8M z Skala mapy: 1:1000 Przedział skali zdjęcia: 1:125 1:1250 M z - skala zdjęć, M k - skala mapy

12 lub -dla opracowań jednoobrazowych C = odtwarzanie płaskich wymiarów zdejmowanych obiektów na podstawie pojedynczych zdjęć, opracowania sytuacyjne np. mapy sytuacyjne (fotomapy). -dla opracowań ortofotograficznych C = przekształceniu obrazu zdjęcia jako rzutu środkowego na rzut ortogonalny w określonej skali. -dla opracowań stereofotogrametrycznych C = odtworzenie przestrzennych wymiarów zdejmowanych obiektów na podstawie pary zdjęć, wykonanych z odpowiednim pokryciem podłużnym i poprzecznym.

13 Skala zdjęć a dokładność pozioma Dokładność poziomą naniesionych elementów określa się na podstawie dokładności graficznej mapy Elementy pierwszego rzędu: 0,08 0,3 mm w skali mapy Elementy drugiego rzędu: 0,5 mm lub mniej w skali mapy Dokładność jest funkcją: Dokładności zdjęcia lotniczego z Błędu spowodowanego przez metodę opracowania f Stopnia powiększenia M z / M k

14 Skala zdjęcia a dokładność wysokościowa Dokładność wysokościowa opracowania jest jednym z podstawowych kryteriów stosowanych do wyboru skali zdjęć lotniczych i wysokości fotografowania 1. Błąd średni pomiaru wysokości h f - wysokość fotografowania b x - baza podłużna m p - błąd paralaksy podłużnej paralaksa podłużna - różnica współrzędnych tłowych wzdłuż osi równoległej do bazy 2. Najmniejsza dopuszczalna skala zdjęć 3. Maksymalna dopuszczalna wysokość fotografowania

15 Założenia błąd sytuacyjny opracowania jest odwrotnie proporcjonalny do skali zdjęcia błąd wysokościowy opracowania - w przybliżeniu - jest wprost proporcjonalny do wysokości lotu dokładność sytuacyjna i wysokościowa uzyskiwana w procesie aerotriangulacji wynosi błąd sytuacyjny : m x,y = 8µm w skali zdjęcia błąd wysokościowy: m z = 0,08 wysokości fotografowania (kamery szerokokątne i normalnokątne ) m z = 0,10 kamery nadszerokokątne Dokładność budowy NMT ( średni błąd wysokości interpolowanych w dowolnym punkcie w oparciu o wynikowy NMT ) mz = 0,2-0,4 wysokości fotografowania.

16 Przykład Zaprojektować skalę zdjęć dla wytworzenia kolorowej cyfrowej ortofotomapy z terenowym pikselem równym 0,20m. Zalecana rozdzielczość skanowania zdjęć wykonanych na materiale światłoczułym wynosi µm. Zakładamy, że piksel skanowania Pskan = 14 µm

17 2. Wybór stożka kamery typ i ukształtowanie terenu - teren płaski, górzysty, miejski, wysoka czy niska zabudowa rodzaj opracowania dokładność opracowania uwarunkowania techniczne dotyczące posiadanego sprzętu Błąd wysokości jest wprost proporcjonalny do wysokości fotografowania i stosunku bazowego. Oznacza to że przy założonej skali zdjęć dokładność wysokościowa jest tym wyższa im krótsza jest ogniskowa kamery.

18 Zalecenia wyboru stożka kamery pomiarowej Stożek obiektywowy nadszerokokątny, f = 88 mm szerokokątny, f = 153 mm półnormalnokątny, f = 210 mm normalnokątny, f = 305 mm Rekomendacje Zalecany: Opracowania o podwyższonej dokładności, płaski, odkryty teren Niezalecany: Tereny górzyste, zabudowane Zalecany: W większości przypadków: opracowania sytuacyjno wysokościowe, tereny płaskie i pagórkowate, teren podmiejski, rekreacyjny Niezalecany: Teren miejski z zabudową wielokondygnacyjną Zalecany: Teren miejski z zabudową wielokondygnacyjną Niezalecany: Dla zdjęć wymagających zwiększonej dokładności

19 2.1. Stosunek bazowy Przez bazę podłużną zdjęć rozumiemy odległość pomiędzy środkami rzutów dla obu zdjęć. Stosunek bazy oraz wysokości fotografowania nazywamy stosunkiem bazowym

20 3. Kierunek osi szeregów, podział obszaru na rejony Równoległe, częściowo zachodzące na siebie szeregi zdjęć Kierunki: Wsch. - Zach. ; Pn. Pd., należy dopasować do charakteru obszaru, dopuszcza się wyjątki Podział na rejony, granice wzdłuż podziału sekcyjnego Kryteria podziału: deniwelacje terenu, dopuszczalna długość szeregów, wydajność prac Deniwelacje max. 10% wysokości fotografowania

21 4. Wysokość fotografowania Wysokość fotografowania określa się względem średniej płaszczyzny obszaru fotografowania. Wysokość ustala się dla zaprojektowanej skali zdjęć i wybranego obiektywu według zależności: tereny równinne: Tereny pofałdowane:

22 Wysokość fotografowania c.d. Źródło: Z. Kurczyński Lotnicze i satelitarne obrazowanie Ziemi

23 5. Pokrycie podłużne Projektowanie zasadnicze pokrycie podłużne zdjęć lotniczych dla opracowań stereoskopowych wynosi standardowo 60%, dla terenów pofałdowanych należy pokrycie zwiększyć o wpływ rzeźby terenu. Zmiana pokrycia podłużnego może być spowodowana: deniwelacją terenu, nachyleniem kamery, błędami obserwatora. Zmiana pokrycia podłużnego: 1. Kamery bez stabilizacji + 2% dla kamer szerokokątnych oraz +4% dla normalnokątnych 2. Miasta ze zwartą zabudową 70%

24 6. Pokrycie poprzeczne Pokrycie zdjęć pomiędzy szeregami, również uwzględniamy wpływ rzeźby terenu. 30% dla fotografowania z wysokości mniejszej lub równą niż 1500 m 25 % dla fotografowania z wysokości większej niż 1500 m

25 Podsumowanie 1. Skala zdjęć 2. Wybór stożka kamery pomiarowej 3. Projektowanie kierunku osi szeregów i podział obszaru na rejony 4. Wysokość fotografowania 5. Pokrycie podłużne i poprzeczne

26 Dane : Dx = 24 km, Dy = 6 km, Pob = 144 km2, Mk = 1:2000, f = 200mm + n format 18x18cm, Hśr =300, wysokość lotniska Hlot= 200m, h = 100m, V=160 km/godz., = 0,03mm, Pokrycie podłużne 64% Pokrycie poprzeczne 36% Ćwiczenie 1. Wysokość względna lotu [m],0 2. Bezwzględna wysokość lotu [m],0 3. Wysokość lotu odniesiona do wys. lotniska [m],0 4. Pokrycie podłużne [%],0 5. Pokrycie poprzeczne [%],0 6. Zasięg pojedynczego zdjęcia bez uwzględnienia pokrycia [m],0 7. Użyteczny zasięg zdjęcia (po uwzględnieniu pokrycia) [m],0 8. Powierzchnia użyteczna jednego zdjęcia [ha],2 9. Całkowita liczba zdjęć [ilość zdjęć],0 10. Długość potrzebnej błony fotograficznej [m],2 11. Czas ekspozycji [s],0 12. Interwał czasowy [s],2

27 Na podstawie skali opracowania wybieram skalę nalotu: = 8000

28 Obliczyć: 1. Wysokość względna lotu [m],0 2. Bezwzględna wysokość lotu [m],0 3. Wysokość lotu odniesiona do wys. lotniska [m],0 4. Pokrycie podłużne [%],0 5. Pokrycie poprzeczne [%],0 6. Zasięg pojedynczego zdjęcia bez uwzględnienia pokrycia [m],0 7. Użyteczny zasięg zdjęcia (po uwzględnieniu pokrycia) [m],0 8. Powierzchnia użyteczna jednego zdjęcia [ha],2 9. Całkowita liczba zdjęć [ilość zdjęć],0 10. Długość potrzebnej błony fotograficznej [m],2 11. Czas ekspozycji [s],0 12. Interwał czasowy [s],2

29 Część graficzna 1. Elementy graficzne projektu lotu nanosi się na istniejące mapy topograficzne 2. Szeregi zdjęć oraz miejsca włączenia i wyłączenia kamery projektuje się tak, aby cały obiekt z pewnym zapasem był pokryty stereoskopowo 3. Skrajne szeregi projektuje się tak, aby ich terenowy zasięg wykraczał poza granice obiektu o 25% zasięgu zdjęcia. Źródło: Z. Kurczyński Lotnicze i satelitarne obrazowanie Ziemi

30 4. Wzdłuż kierunku lotu obszar fotografowania powiększa się o 1,5 2,0 długości bazy poza granice obiektu 5. Na mapy projektowe nanosi się: Granice obiektu linia ciągła, zielona, grubość 1mm Granice rejonu, w przypadku podziału na rejony linia przerywana, zielona, grubość 1mm Granice sekcji w odpowiednim układzie sekcyjnym linia ciągła, niebieska, grubość 0,2mm Osie szeregów linia ciągła, czerwona, grubość 0,3mm Znaki włączenia i wyłączenia w odległości 2 baz fotografowania od granicy obiektu, linia ciągła, niebieska, grubość 1mm, prostopadle do kierunku osi szeregów, zakończona strzałkami o długości 1 cm, zwróconymi w kierunku obszaru Osie szeregów numeruje się z północy na południe lub z zachodu na wschód cyfry czerwone, wysokość 6mm

31 Bibliografia 1. Zdzisław Kurczyński Lotnicze i satelitarne obrazowanie Ziemi 2. Stanisław Wójcik Zdjęcia lotnicze