Фотограмметрия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

 

Қазіргі кезде фотограмметрияны қолданбайтын ғылым саласын көрсету мүмкін емес.

Фотограмметрия  халық шаруашылығының барлық саласында  кеңінен қолданылады. Оның негізінде  фотопландар, топографиялық пландар  мен карталар орындалады. Фотограмметрия – бұл кеңістіктегі объектілердің  пландық және биіктік жағдайларын  анықтау мақсатында фотосуреттерде объектілерді зерттеумен айналысатын  ғылым.

Фотограмметрия  фотографияны ойлап шығарғаннан  кейін пайда болды. Фотограмметрия геодезияда, астрономияда, әскери қызметте, топографияда, маркшейдерлік істе, ғарыштық зерттеулерде кеңінен қолданылады.

Фотограмметрияның бұндай ғылымдарда кеңінен қолданылуы келесі жағдайлармен негізделген:

− жоғары дәлдікті фотограмметриялық аспаптарды, оптикадағы             жақсы жетілдірілген есептеуіш техникаларды пайдаланып фотосуреттердегі объектілерді жоғары дәлдікпен шешуге болады;

− жоғары өнімділікті, яғни объектінің фотографиялық көрінісі бойынша қысқа  уақыт мерзімінде көп мөлшерде өлшеулерді орындауға болады;

         − бақылау нәтижелерінің нақтылығы, яғни фотографиялық көрініс арқылы өлшемдердің анық нәтижесін алуға болады;

− қысқа уақыт мерзімінде объект жайлы толық мәліметтерді алуға болады, мысалы: ғарыштық фотосуреттер арқылы жер шары туралы бірнеше тәулік ішінде нақты мәлімет алуға болады;

− мәліметтерді қашықтықтан зондылап алу, бұл жер бетінің баруға қиын түсетін учаскелері туралы мәліметті алуға мүмкіндік береді, мұндай өлшеулерде адам қатыспайды, сондықтан жұмыс жүргізу қауіпсіз болып келеді.

Жер бетіндегі  объектілердің пландық және биіктік  жағдайы туралы мәліметті алу  үшін қос суреттерді қолданады.

Осы курстық  жұмыстың мақсаты топографиялық  картамен жұмыс істеу, яғни: аэротүсіріс  учаскесінің орта жазықтық биіктік  белгісі және осы жазықтықтан  жер бедерінің максималды ауытқуын, суретке түсірудің абсолют биіктігі және орта жазықтықтың суретке түсіру биіктігін, бойлық және көлденең қайта  беттесуін, аэросурет максималдығы суретке түсіру базистері және жергілікті жердегі суретке түсіру базистерін, маршруттағы және суретке түсірілетін  учаскедегі суреттер саны, учаскедегі маршруттар саны, бір суретке түсірілетін  территорияның ауданын, экспозицияның  максималды шекті уақытын, экспозициялар  арасындағы уақыт аралығын анықтау  және картадағы берілген жер учаскесіне физико-географиялық сипаттама жазу.

Фотограмметриялық әдіс 4 кезеңнен тұрады: ленталы түсіріс, фотографиялық, фотограмметриялық және геодезиялық түсіріс. Ленталы түсірісте жергілікті жердің фотографиялық суреті мен бір-бірімен байланысқан аэрофототүсірістер серияларын қиылыстырады, фотографиялықта ленталы түсіріс жұмыстарының нәтижелері өңделеді, яғни позитив пен негатив даярланады, фотограмметриялықта аэротүсірістерді өлшенеді және жергілікті жердің планы алынады, ал геодезиялық түсірісте геодезиялық негіз бен аэротүсірістің байланысы анықталады.

Курстық жұмыс студентті келесі жұмыстардың  орныдалуымен танысу мақсатында орындалады: аэротүсіру процесі, оның кезеңдері, аэротүсіріс шешімдерінің есебі, топографиялық пландағы аналитикалық құруларға қарағанда жергілікті жердің фототүсірістердегі суреттерді құру, аэрофототүсіріс геометриясы және т.б.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 АЭРОТҮСІРІС.  АЭРОФОТОСУРЕТТЕРДІ БАҒЫТТАУ ЭЛЕМЕНТТЕРІ

 

1.1 Аэрофотосуреттің бағдарлау элементтері. Ішкі-сыртқы және өзара бағдарлау элементтері. Бағдарлау элементерін анықтау

 

Суретке түсіру кезіндегі проекциялық сәулелердің кеңістік жағдайларын анықтау үшін аэрофотосуреттердің ішкі және сыртқы бағыттау элементтерін білу қажет.

Ішкі  бағыттау элементтері арқылы сол  сәулелердің суретке түсіру аппаратының  ішіндегі жүрісін түсіріс кезіндегі  қалпына келтіреді. Оларға аэрофотоаппараттың фокустық аралығы f_к және аэрофотосуреттің бас нүктесінің жазықтық координаттары Х_о, У_о жатады.

Аэрофотосуреттердің сыртқы бағыттау элементтері арқылы сол сәулелердің түсіріс мезгіліндегі кеңістік жағдайларын сол қалпына  келтіреді. Бұларға проекциялау  орталарының кеңістік координаттары Х, У, Z аэрофотосуреттердің бойлық а  және көлденең w  еніс бұрыштары, аэрофотосуреттердің негізгі вертикал сызықтары мен олардың абциссалар осьтерінің арасында пайда болатын К бұрыштары жатады.

Жеке  фотосуреттің жағдайын алты сыртқы бағыттау элементтері арқылы, ал стереопараның  кеңістіктегі жағдайын он екі сыртқы бағыттау элементтерімен анықтауға болды. Олаға сол жақтағы аэрофотосурет үшін  X_o, Y_o, Z_o, a_o, w_o, K_o және оң жақтағы аэрофотосурет үшін X_o, Y_o, Z_o, a_o, w_o, K_o бағыттау элементтері жатады. Көбінде осы он екі сыртқы бағыттау элементтерінің орнына келесі аэрофотосуреттің кеңістіктегі жағдайын анықтау үшін олардың өзара бағыттау элементтерін пайдаланған ыңғайлы. Өзара бағыттау элементтерінің екі түрлі жүйесі болады.  Бірінші түрінде олардың мәндерін оң жақтағы аэрофотосуреттің кеңістіктегі жағдайын сол жақтағы суреттің  бағыттау элементтерімен салыстыру арқылы анықтайды. Екінші түрінде стереопараның кеңістікте орналасу жағдайын суретке түсіру базисімен салыстырып есептейді.

Бірінші түрінде өзара бағыттау элементтеріне екі суреттің өзара бойлық еніс бұрышы дельта а, өзара көлденең еніс бұрышы D w, өзара бұрылыс бұрышы  D К, суретке түсіру базисінің дирекциялық бұрышы t  және базистің көкжиекке еніс бұрышы V жатады.

Өзара бағыттау элементтерінің екінші түрінде негізгі мән түсіру базисінің кеңістіктегі орналасуы болады. Сол арқылы қос суреттің өзара бағыттау элементтерін анықтайды. Оларға түсіру базисіне нормалді турамен салыстырғандағы аэрофотосуреттердің өзара бойлық еніс бұрыштары К₁, К₂ жатады.  Сонымен бір стереопараның сыртқы бағыттау элементтеріне X_s, Y_s, Z_s, B, a, w, K, t, V, Dа,  D w, D К немесе X_s, Y_s, Z_s, B, a, w, K, а жатады.

Егер  аэрофотосуреттер  біртегіс (горизонтальді) және бірдей биіктіктен түсірілген болса  ондай түсірісті нормалдық немесе гоизонталдық түсіріс дейді. Бұндай жағдайдағы аэрофотосуреттердің өзара  бағыттау элементтері нөлге тең, ал әр суреттегі аттас нүктелердің ординаталары бірдей болады. Сондықтан бір нүктенің сол жақтағы суреттегі ординатасы мен оң жақтағы суреттегі ординатасының айырмасы нөлге тең болады.  Осы айырманы  нүктенің көлденең параллаксы дейді. Көлденең параллакстардың нөлге тең болуын аэрофотосуреттердің өзара бағыттау элеметтерін табуда және сол суреттерді фотограмметриялық аспаптарда өңдеу кезінде пайдаланылады. Егер де фотосуреттердің сырт бағыттау элементтері қажетті дәлдікпен анықталатын болса түрлі инженерлік және шаруашылықта шешетін мәселелерді анықтайтын нақты стереоскопиялық моделдерді құрастыруға болады. Осы кезде сыртқы бағыттау элементтерін анықтау дәлдігі 5-8 градус болғандықтан құрылған стереомодель бұрмаланбаған түрде болып көрінеді.

Егер де аэрофотосуреттердің сыртқы бағыттау элементтері олардың  өзара бағыттау элементтері арқылы анықталса  онда олардың дәлдігі 10 есе артқан болар еді,  ал бұл көптеген жобалау мен ізденіс жұмыстарын жүргізуде жұмысшы құжаттарды даярлауға толық мүмкіндік туғызар еді.

Жер бетінің  дәл моделін құру үшін стереопарада бір сызықтың бойында орналаспаған кем дегенде координаттары белгілі  үш нүкте арқылы бағытталған фотосуреттер қолданылады.

Жалпы айтқанда дәл модель құру үшін пландық және биіктік негіздері белгіленген  аэрофотосуреттер қажет.

 

1.2 Аэротүсіріс жұмысының өндірісі. Аэротүсірістердің негізгі кезеңдері, олардың сипатамасы. Аэротүсіру жабдықтары

 

Әуеде ұшатын аппараттармен түсірілген жер беті бейнесін беретін жұмыстарды аэротүсіріс дейді. Аэротүсірістің бірнеше түрлері болады. Олар, аэротүсіріс  нәтижесінде шыққан құжаттардың түріне байланысты және аспаптың түріне байланысты, аэрофототүсіріс, электрондық аэротүсіріс, жылулық түсіріс, инфрақызыл сәулелік түсіріс, радиолокациялық түсіріс және с.с. түсірістер болып бөлінеді.

Аэрофотоаппараттың  оптикалық осінің жер бетіне бағытталуына байланысты топографиялық аэрофототүсіріс  пландық түсіріс немесе перспективтік (көлбеу) аэрофототүсіріс болып бөлінеді.

Жеке  кадр (сурет) ретінде белгілі форматта түсіруді кадрлық, ал жер бейнесін үзіліссіз  белгілі мөлшердегі жолақ ретінде  көрсететін болса оны саңылаулы  аэрофототүсіріс дейміз. Кадрлық аэрофототүсірісті арнаулы топографиялық аэрофотоаппараттармен (АФА-ТЭ), ал саңылаулы түсіруді арнаулы ерекше құрастырылған саңылаулы аэрофотоаппараттармен жасайды.

Сызықты инженерлік ғимаратты аэроізденіс  кезінде пландық аэрофототүсіруді тік сызық бағытты маршрутпен жүргізеді.

Бір маршрутқа  қатар жатқан аэрофотосуреттер бір-бірін 60 % дан кем емес ұзын бойлы жабылуы  тиіс, ал көлденең  бағытта қатарлас жатқан маршруттағы аэрофотосуреттер 20-30 % кем емес болып жабуы тиіс. Бұл жабулар стереоаспаптардың көмегімен жер бетінің көлемді (стерео) моделін құруға мүмкіндік береді.

Аэротүсірісте қолданылатын жабдықтар. Аэрофототүсіру  кезінде ұшатын аппараттарға  орнықтырылған  мына төмендегі жабдықтар қолданылады:

1 Аэрофотоаппарат - ол жер бетінің бейнесін фотосурет ретінде шығаратын аппарат. Ол жеке фотосуреттің өлшемдеріне (ұзындығы мен ені), фокустық аралығына, фотопленкаларды бір тегіс жазықтыққа келтіру шартына және тағы басқа көрсеткіштеріне байланысты түрлі топтарға бөлінеді. Инженерлік ізденіс жұмыстарына фокус аралығы 55, 70, 100, 140, 200, 350, 500 мм тең аэрофотоаппараттар қолданылады.

Аэрофотоаппарат негізгі мына бөлшектерлен құралады: касета, корпус, объектив. Касетада форматы 18*18 см 300 фотосуретке есптелген 60м пленка оралған.

2 Гиростабилизатор - ол аэрофотоаппараттың өсін түсіру кезінде тіктегіш сызықтың бойында ұстау үшін арналған қондырғы. Оның көмегімен түсірілген фотосуреттердің бойлық және көлденең көлбеу бұрыштары 30-40 градустан аспайды.

3 Басқару аспабы (КПТ-3) - ол аэрофотоаппараттың жұмысын суретке тусіру кезінде автоматты түрде басқарады. Оның белгісімен суретке түсіру кезінде радиобиіктік өлшегіш пен радиоұзындық өлшегіш қатар іске қосылады.

4 Статаскоп - ол ұшақтың суретке тусіру кезіндегі биіктігінің өзгеруін ескеретін аспап. Ұшақ кеңістікте желдің бағытының, жылдамдығының өзгеруінің әсерінен және тағы басқа себептермен бір тұрақты биіктікте ұша алмайды. Ал ұшақтың суретке түсіріс кезіндегі биіктігінің өзгеруі аэрофотосуреттің кеңістік жағдайын фотограмметриялық өлшеуде белгілеуге, суреттегі бейнелердің масштабын табуға, стереомодельді құрып оны бағыттауға және сол сияқты тағы басқа жұмыстарды орындауға әсерін тигізеді.

5 Радиобиіктік өлшегіш - ол радиотолқындар арқылы ұшақпен жер бетіндегі қажет нүктенің биіктігін өлшейтін аспап.

6 Радиоұзындық өлшеу - ол радиотолқындар арқылы ұшақпен жер бетіндегі белгілі геодезиялық пункттің  арақашықтығын өлшейтін аспап. Радиоұзындық өлшегіш көмегімен суретке түсірілген жердің нақты орнын тауып,  аэрофотосуретті жер бетіндегі объектілерімен байланыстырады. Радиобиіктік пен радиоұзындық өлшегіш аспаптармен жүргізілген жұмыстарды радиогеодезиялық өлшеулер деп атайды. Олардың негізінде екі нүктенің арасындағы ұзындықты белгілі жылдамдықпен толқындар қанша уақытта өтетін физикалық принципі жатыр. Егер де радиотолқындардың жылдамдығы 300 000 км/с болса, уақытты байқап, ұзындықты табу қиын емес.

 

3.  Ғарыштық фотосуреттерді өңдеу үшін қолданылатын жаңа арнаулы сипаттамалар

 

 Ғарыштық фотограмметрия дегеніміз түсіру жүйесінің ғарыштық сақтауыштарынан алынған, суреттерді өңдеуге жататын фотограмметрияның бөлімі. Ғарыштық суреттер өзіндік белгілері мен  жеке көрсеткіштері бойынша жіктеледі. Ғарыштық түсірулерді жүзеге асыру нысандардың электромагнитті спектрлі диапазон бойынша ғарыштық суреттер үш негізгі топқа бөлінеді:  
          - көрінетін және жақын инфрақызылжарық диапазондағы суреттер; 
          - жылу  инфрақызыл  диапазондағы  суреттер;  
          - радиодиапазондағы суреттер.

Суреттердің шолулығы үлкен ауданды қамтумен сипатталады.  
Суреттерде геосфераның әр түрлі компоненттері - литосфера, гидросфера, биосфера,  атмосфера  болады. Түсірімдер арасындағы интервалдар жыл, ай, сағат, минут. Бейнені үйлестіру - бейнені жалпылау. Суретті геометриялық және өңдік  жалпылау. Үйлестіру нәтижесінде сызықтар түзуленеді, пішіндер қарапайым болады, түстер мен өңдер жалпыланады. Қажетті үйлестіру дәрежесі арнайы құрал-жабдықтармен жасалынады. Мысалы, суреттің масштабын  таңдау. 
          Суреттер масштаб бойынша келесі топтарға бөлінеді: 
          - ұсақ масштабты (1:10000000 - 1:10000000). Бұлар геостационарлар мен метеорологиялық  жер  серіктерінен  алынады; 
          - орта масштабты (1:1000000 - 1:1000000). Ұшқышты кемелер мен орбитальды станциялардан  алынады; 
          - ірі масштабты (1:1000000 ірі).

Шолу - бір суреттің аймақ ауданын қамтуы. Осы көрсеткіш бойынша суреттер  жіктеледі: 
          - ғаламдық, бір жарты шардың жарық бөлігін қамтиды (планетааралық); 
          - аймақтық, мұнда материктің немесе ірі аймақтың бөлігі бейнеленеді (метеорологиялық);  
          - жергілікті, аймақтың бір бөлігі ғана көрінеді (ұшқышы бар кемелерден, орбитальды). Қамту зонасының ені 500-3000 шақырым арасында.