ЛЕКЦІЯ 4. ОСНОВИ ЦИФРОВОЇ ФОТОГРАММЕТРІЇ

Важливою сферою застосування аерокосмічної компоненти фотограмметрії є дистанційний моніторинг екологічної ситуації та безпеки життєдіяльності в деяких регіонах чи районах. На думку приходять повені Закарпаття, зсувні процеси в інших регіонах ( Дніпропетровщина, Крим, Чернівці), різні за розмірами техногенні процеси (Донбас, Кривий Ріг, Львівщина та ін.), які об'єктивно відстежуються аерокосмічним зніманням і фотограмметрією.

Не можна обминути сферу використання фотограмметрії для архівації пам'яток культурної спадщини (архітектура, археологія), де методи фотограмметричного знімання разом з ГІС-технологіями та просторовим моделюванням створюють нові можливості для проектних робіт та наукових пошуків.

Енергозабезпечення потребує постійного контролю за станом нафти та газопроводів, ліній електропередачі, різного типу електро - чи компресорних станцій, розподільчих вузлів. Такі лінійні споруди, як залізниці або автомобільні шляхи з мостовими переходами, безліччю будівель також потребують об'єктивного обстеження. В цій сфері повинен діяти інженерно-фотограмметричний моніторинг.

Значний прогрес у галузі сенсорної техніки, передусім створення приладу із зарядовим зв'язком (ПЗЗ) з високою роздільною здатністю, став основою для створення знімальних камер аеро- та космічного базування.

У першому випадку характерним є те, що оптична система відхиляє промені так, що вони формують смугу пікселів, яка перпендикулярна до напрямку польоту. Другу смугу одержують за рахунок польоту, переміщення носія (літака, супутника) в нову позицію. У такий спосіб формується неперервне зображення поверхні, що записується у пам'яті бортового комп'ютера. Щоб отримати з однієї позиції п’ять стереозображень, використовують дві (або більше) ПЗЗ-лінійки, одна з яких формує надирний образ (ПЗЗ-1), а друга - зображення назад чи вперед. Указана схема знімання рівнозначна зніманню з базису фотографування.

Для аерофотознімання місцевості фірмою LH Systems створено цифрову аерофотознімальну систему високої роздільності й точності ADS40. В основу її технічного рішення покладено концепцію трьохлінійчастого сканера, вперше запропоновану в 1970 році компанією DLR (Німецький аерокосмічний центр), що активно вико-ристовувалася у системах дистанційного зондування, як космічних, так і літакових.

Виходячи з цієї концепції, в фокальній площині об'єктива системи взаємно паралельно розташовані три ПЗЗ-лінійки, віддалені одна від одної таким чином, що одне з них забезпечує панхроматичну зйомку в напрямку вперед, інша - в напрямку точки надира, а третя - в нап-рямку назад.

Причому замість однієї лінійки в кожному з положень викорис-товуються пари лінійок, зміщені одна відносно іншої на 0.5 пікселя. У кожній ПЗЗ-лінійці 12 000 елементів, отже, в парі роздільність у два рази більша.

Крім панхроматичної, в фокальній площині знаходяться ще чотири одинарні лінійки по 12000 елементів в кожній. Вони призначені для мультиспектрального знімання в чотирьох вузьких зонах спектра- ближній інфрачервоній (835-885), червоній (610-660), зеленій (535-585) і синій (430-490). Розмір елемента ПЗЗ-лінійки - 6,5 мкм. Фокусна віддаль об'єктива 62,77 мм. Кут поля зору (впоперек напрямку польоту) - 64°. Кути стереоспостережень - 14.2, 28.4 і 42.6°.

Найважливішими компонентами системи є: власне датчик, що вмикає об'єктив і пластину з ПЗЗ-лінійками; інерціальний вимі-рювальний пристрій, тісно пов'язаний із датчиком; системи підігріву та охолодження; пристрій управління датчиком, який включає комп'ютер, програмне забезпечення, GPS-приймач і пам'ять на жорстких дисках.

Аерофотоапарати мають унікальну в своєму класі продуктивність- вихідне зображення формується зі швидкістю до 200 Мбайт/с. При цьому забезпечується можливість роботи з перекриттям 60-90% у смузі 0,9 висоти польоту при швидкості носія 0 -900 км/год.

Фотоприймальний елемент - гібридний, на основі кольорових ПЗЗ-матриць із прогресивною розгорткою. Експонування матриць у кадрі - синхронне. Забезпечується одержання однокольорового (raw-12) зображення. Формат еквівалентного кадру - 240001200 пікселів (АФА- 4/90) і 27 0001, 200  2 смуги (АФА 6/90); постійний кут стереозасічки - 10˚). При цьому формується вихідний кадр, повністю еквівалентний гомоцентричній центральній проекції. Викорис-товується спеціалізований об'єктив з постійною, фокусною віддалю 92мм. Роздільність по полю - 300 лін /мм, відносний отвір - 1:2,8 - 1:5,6. Кут зору в напрямі «впоперек польоту» - 50 -56º. Мінімальний інтервал фотографування - 0,5 с. Діапазон висот застосування - від 1500 м (5 см/піксель) до 8000 м (26 см/піксель).

Аерофотоапарати мають унікальну в своєму класі продуктивність- вихідне зображення формується зі швидкістю до 200 Мбайт/с. При цьому забезпечується можливість роботи з перекриттям 60-90% у смузі 0,9 висоти польоту при швидкості носія 0 -900 км/год.

Однією з найважливіших функцій аналітичних стереофотограмметричних приладів є створення топографічних карт (планів) в цифровому та графічному поданні.

Послідовність виконання основних процесів є такою:

1. Підготовка та ввід в ПЕОМ елементів внутрішнього орієнтування та параметрів аерофотокамери.
2. Ввід в ПЕОМ каталогу координат опорних та контрольних точок.
3. Ввід в ПЕОМ масштабу та номенклатури топографічної карти; в деяких випадках вона отримується автоматично, але для цього необхідна додаткова інформація.
4. Встановлення 1-ї (поточної) стереопари в приладі.
5. Виконання вимірювальних операцій: координатних позначок (для внутрішнього орієнтування), стандартних точок (для взаємного орієнтування), опорних точок (для геодезичного орієнтування моделі).
6. Набір вихідних даних для координатографа та автоматичного орієнтування планшета.
7. Стереоскопічний   збір   картографічних   даних   з   цієї   стереопари (візування на контури та точки для відтворення рельєфу за допомогою горизонталей).
8. Редагування  зібраних  картографічних даних в межах усіх стереопар, поділ їх на листи топографічних карт з конкретною заданою (чи вичисленою) номенклатурою.
9. Нанесення опорних точок на     планшет за координатами, автоматичне викреслювання рамки та нанесення координатної сітки.
10. Автоматичне викреслювання на планшеті елементів ситуації та рельєфу.
11. Архівація цифрових картографічних даних.