66. BUDOWA MODELU METODĄ WIĄZEK.

Pomiar wykonuje się w układzie poziomej bazy. Jest to metoda jednoczesnego wyznaczenia wszystkich niewiadomych. Muszą być znane współrzędne punktów. Im dokładniej są wyznaczone tym maleje liczba iteracji. Wyznaczamy tu elementy orientacji zewnętrznej x₀, y₀, z₀, φ, ω, χ bazując na warunku kolinearności.

67. Technologiczne aspekty wyrównania aerotriangulacji dla bloku zdjęć – rozmieszczenie fotopunktów, wielkość i kształt bloku zdjęć, dokładność wyznaczenia współrzędnych punktów obiektu i elementów orientacji zdjęć.

Metoda Schmida – odpowiada matematycznej realizacji rzutu środkowego. Fotopunkty na obszarze bloku, (jeżeli para zdjęć to 3 fotop. tworzą trójkąt równoboczny).

Dokładność dla metody wiązek (gdy punkty obserwowane są punktami osnowy sygnalizowanej w terenie przed nalotem):

błąd wyanaczenia współrzędnych płaskich: σ’_x,y =6um

σ_z’ = 0,06 %o W-wysokość lotu (SK, WK)

σ_z’ = 0,08 %o W (NSK)

zdjęcia w skali 1:5000

σ_x,y = 5000x6um

W = M_zxC_K

Wielkość sygnalizowania zależy od

kąta rozwarcia kamery fotogrametrycznej
skali zdjęć

punkt o sygnalizacji: S-sztucznej, T-naturalnej

Dokładność dla punktów sygnalizowanych naturalnie:

najdokładniejsze są pokrywy kanałów studzienki /4-(x,y), 1-(z)/,
mniej dokładne są narożniki budynku, płoty /x,y – 7-, z – 8-15 cm/,
tereny rolne- narożniki pól /x,y- 20-, z- 10-20 cm/,
pojedyncze krzaki, drzewa / x,y- 20-, z- 20-100 cm/

Błąd długości odcinka w fotogrametrii nie zależu od długości odcinka:

Metoda niezależnych modeli

modele są przesunięte, odwrócone i zniekształcone,
modelem matematycznym rozwiązania jest przestrzenna trassformacja,
dokładności gorsz niż w metodzie wiązek (plus: jest to metoda etapowa /sekwencyjna/ - 1. orientacja wzajemna, 2. budowa pojedynczego modelu, 3. orientacja bezwzględna; umożliwia rozłączenie wyrównania sieci płaskiej i wysokościowej; minus: występuje problem dołączenia kolejnych modeli).

67. RODZAJE I ROZMIESZCZENIE PUNKTÓW W PROCESIE BUDOWY SZEREGU LUB BLOKU AEROTRIANGULACJI – FOTOPUNKTY, PUNKTY WIĄŻĄCE PUNKTY KONTROLNE.

Stereogram – para zdjęć umożliwia obserwacje stereoskopowe. Gdy zdjęcia są silnie zbieżne to nie można wykonywać obserwacji (kąt zbieżności > od 15˚)

Stereogram zdjęc lotniczych – położenie punktów standardowych

+3 +4

+1 +2

+5 +6

12 – baza

12=15=24=26=a’ powinna być jak największa aby maksymalnie opisać obszar podwójnego pokrycia

Punkty okołostandardowe – są w obszarze (1 – ) wokół punktów standardowych.

Szereg zdjęć lotniczych

▲Punkty dowiązania (fotopunkty) sygnalizowane w terenie:

naturalna sygnalizacja (do opracowań map średnio i małoskalowych)
sygnalizowane sztucznie – przed nalotem

na obszarze lotu rozmieszczone co 2 bazy

1) Punkty wyszukiwane przed nalotem i przyjęte do geodezyjnego i fotogrametrycznego wyznaczenia (np. właz do kanału, trójmiedza, pojedynczy krzak, przecięcie dróg polnych)

punkty nawiązania – są o klasę wyżej niż punkty które wyznaczają (dla celów gospodarczych wyznaczamy osnowę III klasy wtedy punkty nawiązania są punktami II klasy)

Punkty wiążące – są w pasach potrójnego pokrycia (obszar wspólny dla 3 kolejnych zdjęć). Muszą być rozmieszczone ~ w środku, u góry i na dole pasa potrójnego pokrycia.

Punkt nowo-wyznaczany – punkty dla których wyznaczane są współrzędne X, Y, Z na drodze fotogrametrycznej ( punkty nowowyznaczanej osnowy III klasy i pomiarowej, punkty katastralne - narożniki działek, punkty sytuacyjne i wysokościowe)

Punkty masowe – były to kiedyś punkty nowowyznaczane.

Punkty kontrolne – punkty, które w procesie rozwiązania i wyrównania areotriangulacji pełnią rolę punktu kontrolnego, są traktowane jako punkty nowo wyznaczane X_geod – X_fotogr = ∆X (Y analogicznie). Powinny być w najsłabszych miejscach bloku aerotriangulacji (2-3 daleko położone, 1-2 blisko) na obrzeżach lub w środku bloku.

Punkty pomiarowe – wszystkie punkty mierzone w bloku zdjęć fotogrametrycznych.

Punkty standardowe – do numerycznej orientacji wzajemnej pojedynczego modelu.

Technologiczne aspekty wyrównania aerotriangulacji dla bloku zdjęć – rozmieszczenie fotopunktów, wielkość i kształt bloku zdjęć, dokładność wyznaczenia współrzędnych punktów obiektu i elementów orientacji zdjęć.

Metoda Schmida – odpowiada matematycznej realizacji rzutu środkowego. Fotopunkty na obszarze bloku, (jeżeli para zdjęć to 3 fotop. tworzą trójkąt równoboczny).

Dokładność dla metody wiązek (gdy punkty obserwowane są punktami osnowy sygnalizowanej w terenie przed nalotem):

błąd wyanaczenia współrzędnych płaskich:

σ’_x,y =6um

σ_z’ = 0,06 %o W-wysokość lotu (SK, WK)

σ_z’ = 0,08 %o W (NSK)

zdjęcia w skali 1:5000

σ_x,y = 5000x6um

W = M_zxC_K

Wielkość sygnalizowania zależy od

- kąta rozwarcia kamery fotogrametrycznej

skali zdjęć

Dokładność dla punktów sygnalizowanych naturalnie:

- najdokładniejsze są pokrywy kanałów studzienki /4-(x,y), 1-(z)/,

- mniej dokładne są narożniki budynku, płoty /x,y – 7-, z – 8-15 cm/,

- tereny rolne- narożniki pól /x,y- 20-, z- 10-20 cm/,

- pojedyncze krzaki, drzewa / x,y- 20-, z- 20-100 cm/

Błąd długości odcinka w fotogrametrii nie zależu od długości odcinka:

Metoda niezależnych modeli

- modele są przesunięte, odwrócone i zniekształcone,

- modelem matematycznym rozwiązania jest przestrzenna trassformacja,

- dokładności gorsze niż w metodzie wiązek (plus: jest to metoda etapowa /sekwencyjna/ - 1. orientacja wzajemna, 2. budowa pojedynczego modelu, 3. orientacja bezwzględna; umożliwia rozłączenie wyrównania sieci płaskiej i wysokościowej; minus: występuje problem dołączenia kolejnych modeli).

68. PRZYGOTOWANIE DANYCH FOTOGRAMETRYCZNYCH I GEODEZYJNYCH ORAZ PRZEBIEG ROZWIĄZANIA SZEREGU AEROTRIANGULACJI METODĄ WIĄZEK – NA PRZYKŁADZIE WYRÓWNANIA PROGRAMU AEROSYS.

AeroSys służy do rozwiązania i wyrównania aerotriangulacji metodą wiązek rozwiązanie met. DLT, możliwość samokalibracji, różnych transformacji.

Parametry wejściowe to: współrzędne tłowe w układzie stereokomparatora precyzyjnie zredukowane do punktu głównego; współrzędne fotopunktów i ich dokładności; C_K i poprawki kamery dotyczące dystorsji itp; współrzędne znaczków tłowych.

Na początku przygotowujemy pliki: 1. bezename.txt – ze współrzędnymi tłowymi w układzie stereokomparatora. Średnie z wielokrotnego pomiaru, 2. bezename.cal – są tu informacje o: liczbie znaczków tłowych, C_K, skalibrowane współrzędne punktu głównego, współrzęne dla określenia dystorsji radialnej, 3. bezename.bdl – plik dzięki któremu program odnajdzie plik tekstowy. Zawiera on: liczbę zdjęć w szeregu, ilość kamer, C_K, ilośc znaczków tłowych, 4. bezename.ctl – współrzędne fotopunktów oraz ich dokładności.

Możemy aerotriangulacje obliczyć tu automatycznie lub w sposób etapowy z podglądem. Wynikiem aerotriangulacji są: współrzędne geodezyjne wyrównane nowowyznaczanych punktów; oceny dokładnośći wyznaczenia tych punktów; EOZ; poprawki do obserwacji; wartości średnie dla x, y, z z wyłączeniem lub z włączeniem punktów nawiązania (fotopunktów).

69. AEROTRIANGULACJA METODĄ WIĄZEK

Warunki redukcji do aerotriangulacji:

- w bloku zdjęć odpowiednie punkty dowiązania (fotopunkty). Dla jakości rozwiązania warunkiem koniecznym jest posiadanie punktów nawiązania w narożnikach bloku,

- warunek pokrycia podłużnego szeregu zdjęć (ok 60%), pokrycie poprzeczne 20-30%,

- położenie punktów wiążących (3 pary punktów wiążących w strefak okołostandardowych)

Punkty nowowyznaczane:

punkty wiążące (mogą być to punkty posiłkowe i punkty zagęszczenia osnowy III klasy),

punkty sytuacyjne i wysokościowe numerycznego modelu rzeźby terenu (wyznaczenie punktów osnowy III klasy i punktów osnowy pomiarowej),

punkty sytuacyjne i wysokościowe składające się na mapę numeryczną,

punkty graniczne i punkty załamania granic i punkty określające położenie użytków.

Aerotriangulacja – służy do wyznaczenia współrzędnych przestrzennych punktów (x, y, z) na drodze analitycznej lub analityczno – numerycznej na podstawie pomierzonych na zdjęciu współrzędnych tłowych. Punkty te będą punktami zagęszczenia osnowy III klasy lub osnowy pomiarowej. Jednocześnie służy do wyznaczenia punktów dowiązania w procesie orientacji bezwzględnej modelu.

Punkty nowowyznaczane po rozwiązaniu aerotriangulacji stają się fotopunktami wykorzystywanymi w procesie opracowania zdjęć na autografach.

Na podstawie pojedynczego zdjęcia:

2D opracowanie
- mierzymy współrzędne tłowe (x’, y’)
- na ich podstawie i fotopunktów (min 4) wyznaczamy współrzędne X, Y w terenie
  - 3D opracowanie np. aerotriangulacji
    - co najmniej 2 zdjęcia,
    - mierzymy na nich x’, y’, x’’, y’’,
    - musimy mieć też min 3 fotopunkty otrzymujemy X, Y, Z terenowe (geodezyjne)

Cechy metody wiązek:

istnieje możliwość dołączenia obserwacji geodezyjnych (np. pomierzonych długości między fotopunktami, obserwacji różnic wysokości, pomierzone azymuty, pomierzone kierunki) co czyni układ równań lepiej rozwiązywalnym,
można przyjąć do wyrównania obserwacje fikcyjne np. obserwacje zbiornika wodnego, przyjmujemy że powierzchnia wody jest w każdym punkcie taka sama,
możemy też wprowadzić dodatkowe parametry opisujące błędy systematyczne zdjęcia (dystorsja radialna, tangencjalna, deformacja negatywu). Można je opisać w postaci wielomianu

Minusy:

- problem nieliniowości (trzeba linearyzować równania poprawek)

- wymaga pracochłonnych metod obliczeń wartości przybliżonych dla wszystkich niewiadomych,

- jest to metoda o dużym nakładzie obliczeń,

- stanowi rozwiązanie przestrzenne, a więc nie jest możliwe rozdzielenie wyrównania sytuacyjnego i wysokościowego.

Plusy:

najdokładniejsza metoda rozwiązania aerotriangulacji dzięki temu, że zachodzi bezpośredni związek między współrzędnymi zdjęcia a współrzędnymi geodezyjnymi, wyrównanie przez równanie kolinearności (nie ma konieczności rozwiązania pojedynczego modelu jako etapu obliczeń)
jest możliwość wprowadzenia dodatkowych obserwacji geodezyjnych,
możliwość prowadzenia obserwacji GPS dla EOZ,
wprowadzenie obserwacji fikcyjnych (obserwacje np. punkty leżące na jednej prostej – linia przesyłowa wysokiego napięcia na wybranym odcinku),
możemy wprowadzić parametry dodatkowe opisujące błędy systematyczne kamery????????????????????????,
pozwala wyznaczyć obraz rastrowy dla autografów analitycznych i cyfrowych (bo otrzymujemy EOZ zdjęć),
pozwala rozwiązać zdjęcia o niekonwencjonalnych orientacjach

70. METODA WIĄZEK Z DODATKOWYMI OBSERWACJAMI I GPS

Obserwacjami dodatkowymi mogą być kąty zenitalne, azymuty, odcinki, kąty poziome, obserwacje fikcyjne, proste pionowe, poziome, dowolnie zorientowane. Można dodatkowo też ułożyć równania poprawek do liniowych i kątowych EOZ i EOW.

Równania błędów do tych obserwacji można zapisać w postaci macierzowej i dołączyć do wyrównania metodą najmniejszych kwadratów (pośredniczącą).

Można też dołączyć obserwacje GPS -> współrzędne środków rzutów zdjęć. Jednak nie są one bezbłędne, gdyż w związku z ruchem samolotu są niewielkie rozbieżności pomiędzy rzeczywistymi a rejestrowanymi współrzędnymi GPS. W związku z tym również podlegają one wyrównaniu.

Zarówno obserwacje geodezyjne jak i fotogrametryczne i GPS otrzymują odpowiednie wagi w procesie wyrównania. Obserwacje GPS do nawigacji kamery (samolotu), wyznacają środek rzutów ?????????????????

Obserwacje dodatkowe to dołączenie obserwacji z GPS

I – obserwacje fotogrametryczne – z warunku kolinearności mamy wielkości bezpośrednio obserwowane czyli 2 współrzędne tłowe każdego punktu pomiarowego.

II – obserwacje geodezyjne – obserwacje fotopunktów, pomierzone odcinki między punktami, azymuty, wysokości

71. Strategia samokalibracji - rozwiązanie aerotriangulacji metodą wiązek z dodatkowymi parametrami opisującymi błędy systematyczne.

Przy wyrównaniu aerotriangulacji metodą wiązek możemy dołączyć wektor dodatkowy parametrów opisujących EOW oraz parametry opisujące deformacje systematyczne na zdjęciu (dystorsje radialną, tangencjalną, spiralną, ∆x’, ∆y’, ∆C_K).

Dokładność wyznaczenia współrzędnych z samokalibracją:

m'_x,y = ± 3um m’_z = ± 0,03 %o W(sk, wk) ± 0,04 %o W(NSK)

Bez zastosowania samokalibracji wyniki są 2x gorsze.

Technika samokalibracji w wyrównaniu bloku zdjęć.

Stosowanie samokalibracji do zdjęć lotniczych pozwala poprawić dokładność opracowania. Potrzeba tu sieci fotopunktów o dużej gęstości i dokładności. Fotopunkty muszą występować na krawędziach bloku, jak i w środku, preferowane jest duże pokrycie poprzeczne, przez co zwiększa się liczba obserwacji nadliczbowych. Jeśli wprowadzimy wielomiany n-tego rzędu ze zbyt dużą liczbą parametrów, to możemy prze parametryzować układ i wówczas spadnie dokładność. Dla każdego fotopunktu możemy otrzymać dodatkowe równanie, mierząc odległości między punktami, kąty, azymuty, obserwacje GPS.