Министерство сельского хозяйства РФ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова» Факультет землеустройства и кадастра Кафедра геодезии и мелиорации Фотограмметрия и дистанционное зондирование территорий Методическое пособие к лабораторной работе «Расчет плановой аэрофотосъемки участка местности и подготовка рабочей карты для ее выполнения» для студентов очного и заочного обучения факультета землеустройства и кадастра по специальностям 120301 «Землеустройство», 120302 «Земельный кадастр», 120303 «Городской кадастр» Пермь ФГОУ ВПО «Пермская ГСХА» 2009 УДК 528.7 Методические указания подготовил: Р.А. Кузюбердина, доцент кафедры геодезии и мелиорации («Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н. Прянишникова») Рецензент: ведущий специалист сектора рекультивации землеустроительных работ ООО НИППППД «Недра» Орлова Е.С. отдела Рассмотрено и рекомендовано к изданию на заседании методической комиссии факультета землеустройства и кадастра. (Протокол №7 от 23.06.2009 года) 2 Содержание Введение …………………………………………………….…………..…..4 1. Производство аэрофотосъемки………………………………………….….5 1.1. Общие сведения об аэрофотосъемке……………………………….…5 1.2. Оформление заказа на аэрофотосъемку………………………………9 1.3. Летательные аппараты для аэрофотосъемки………………………..10 1.4. Устройство аэрофотоаппарата……………………………………….11 1.5. Расчет плановой аэрофотосъемки участка местности……….……..15 1.6. Подготовка рабочей карты для аэрофотосъемки………………..…..23 1.7. Выполнение аэрофотосъемки …………………………………….….26 2. Литература ……………………………………………………………….…29 3. Приложение………………………………………………………………....30 3.1. Пример расчета плановой аэрофотосъемки участка местности…...30 3.2. Картограмма объекта аэрофотосъемки……………………………...36 3.3. Бланк технического проекта …………………………………………37 3.4. Рабочая карта аэрофотосъемки………………………………………38 3 Введение Развитие отраслей народного хозяйства страны требует создания большого количества топографических и специальных карт. Наиболее эффективное решение этой задачи позволяет выполнить аэрофотосъемка. Аэрофотосъемка – это один из основных методов исследования земной поверхности, дающий возможность в короткий срок зафиксировать большие площади изучаемой земной поверхности с необходимой точностью и подробностью. Аэрофотосъемка дает объективные сведения и позволяет выявлять объекты местности, не различимые при визуальном обследовании. При аэрофотосъемке информацию об объектах земной поверхности получают на расстоянии без непосредственного контакта с ними, поэтому аэрофотосъемка считается методом дистанционного зондирования. В зависимости от задач воздушного фотографирования применяют различные виды аэрофотосъемок. Наиболее широкое применение имеет топографическая аэрофотосъемка. Топографическая аэрофотосъемка – это технологический процесс фотографирования земной поверхности с летательного аппарата с целью получения аэронегативов (аэрофотоснимков), используемых в дальнейшем для создания топографических карт и планов. Такие аэрофотоснимки должны строго отвечать геометрическому подобию изображения земной поверхности и геометрической точности. Большое применение аэрофотосъемка имеет в сельском хозяйстве. Так, например, по материалам аэрофотосъемки решаются задачи землеустройства и кадастра. Применяется аэрофотосъемка и при проектировании нефте- и газопроводов, линий ЛЭП, при проектировании и реконструкции сельских населенных пунктов и городов, при строительстве гидросооружений и при решении других задач народного хозяйства страны. Материалы аэрофотосъемки – это один из отправных элементов разработки научной основы развития всех отраслей народного хозяйства. В данных методических указаниях поставлена задача выполнения студентами расчета основных параметров плановой аэрофотосъемки участка местности и подготовки рабочей карты для производства аэрофотосъемки. Цель этой расчетно-графической работы – закрепление студентами теоретических знаний, овладение методикой и приобретение навыков в выполнении расчетов основных параметров аэрофотосъемки и подготовки рабочей карты для фотографирования местности. Исходя из бюджета времени расчет плановой аэрофотосъемки выполняется на небольшую территорию. Материальным обеспечением для выполнения расчетов и их графического отражения служит топографическая карта масштаба 1:100 000, выдаваемая кафедрой. 4 1. Производство аэрофотосъемки 1.1. Общие сведения об аэрофотосъемке Аэрофотосъемку, выполняемую для получения аэрофотоснимков, используемых при создании топографических карт и планов, классифицируют по нескольким критериям: - по размеру фотографируемого участка; - по величине угла наклона аэрофотоснимков; - по масштабу. В зависимости от размеров фотографируемого участка различают аэрофотосъемку: одинарная – когда объект фотографирования размещен на одном - двух снимках, не связанных друг с другом перекрытиями; маршрутная – когда выполняется фотографирование узкой полосы местности (вдоль рек, дорог, долин и т.д.); площадная (многомаршрутная) – когда снимаемый участок по своим размерам не может быть изображен на снимках одного маршрута, и для его фотографирования необходимо несколько параллельных маршрутов на определенном расстоянии один от другого. В зависимости от величины угла наклона аэрофотоснимков (α) аэрофотосъемку делят: - плановая, если угол α≤3˚; - перспективная, если угол α>3˚. Для целей картографирования применяется только плановая аэрофотосъемка. В зависимости от масштаба фотографирования аэрофотосъемку делят: крупномасштабная (1:10 000 и крупнее); среднемасштабная (от 1:10 000 – 1:50 000); мелкомасштабная (от 1:50 000 – 1:200 000); сверхмелкомасштабная (от 1:200 000 и мельче). В зависимости от целей и поставленных задач аэрофотосъемка может выполняться в границах трапеций государственной картографической разграфки, административно-территориальной единицы или объекта съемки. Для выполнения аэрофотосъемочных работ составляется технический проект. В техническом проекте определяются масштаб аэрофотосъемки и масштаб создаваемой топографической карты, тип аэрофотоаппарата и фокусное расстояние его камеры, применение спецприборов, календарные сроки производства аэрофотосъемки и состояние местности района работ. Технический проект имеет следующие основные разделы: - исходные данные; - картограмма объекта аэрофотосъемки; - расчет основных параметров аэрофотосъемки; - графический проект на карте; - пояснительная записка. 5 Технический проект является основным документом, определяющим экономические показатели: объем работ, затраты летнего времени, производительность аэрофотосъемки, потребность в основных материалах, договорная стоимость аэрофотосъемочных работ. Проект составляется на рабочей карте, масштаб, который должен быть в 3 5 раз мельче масштаба аэрофотосъемки. На карту наносят границы съемочного участка, оси маршрутов и центры аэрофотоснимков. Границы съемочного участка задаются номенклатурой и должны совпадать с рамками трапеций государственной картографической разграфки. Одним из основных параметров аэрофотосъемки является перекрытие аэрофотоснимков с изображением одного и того же участка местности, сфотографированного с разных точек. Различают продольное и поперечное перекрытия аэрофотоснимков. Продольное перекрытие – это перекрытие смежных аэрофотоснимков одного маршрута в направлении полета летательного аппарата, которое обозначается Рх (рисунок 1). Величины перекрытий выражают в процентах от размера соответствующей стороны аэрофотоснимка. lx lx O1 O2 Px ly bx O1 O2 Рисунок 1 – Продольное перекрытие аэрофотоснимков: lx и ly – формат кадра; О1 и О2 – центры предыдущего и последующего аэрофотоснимков маршрута; - участок местности, изобразившийся на предыдущем последующем аэрофотоснимках; вх – продольный базис фотографирования в масштабе аэрофотоснимка; Рх – продольное перекрытие. и Величина продольного перекрытия задается с учетом уменьшения «мертвых зон» и сложности снимаемого объекта. Расстояние между смежными маршрутами устанавливается с таким расчетом, чтобы аэрофотоснимки последующего маршрута перекрыли частично аэрофотоснимки предыдущего маршрута. Это перекрытие называется поперечным и обозначается Ру (рисунок 2). 6 1й м-т Ру 2й м-т Рисунок 2 – Поперечное перекрытие: - поперечное перекрытие. Величина поперечного перекрытия задается в зависимости от масштаба аэрофотосъемки. Оси маршрутов должны быть параллельны между собой и параллельны или параллелям или меридианам. Аэрофотосъемку ведут маршрутами максимальной длины, так как в этом случае уменьшается количество зарамочных аэрофотоснимков, число заходов с маршрута на маршрут, а следовательно уменьшается съемочное время, объем фотографических, геодезических и фотограмметрических работ. Оси крайних маршрутов намечают по длинным границам съемочного участка. Расстояние между смежными маршрутами на местности должно обеспечивать заданное поперечное перекрытие. Самолет пролетает по осям маршрутов и через определенные интервалы времени, то есть через определенные расстояния производится фотографирование (рисунок 3). S1 S2 S3 А В Ву С D Sn Вх Sn-1 Рисунок 3 – Схема аэрофотосъемки: АВСD – участок аэрофотосъемки; s1, s2, s3….sn-1, sn – центры аэрофотоснимков на осях маршрутов; Вх – расстояние между центрами смежных аэрофотоснимков по оси маршрута или продольный базис фотографирования; 7 Ву – расстояние между осями маршрутов или поперечный базис фотографирования. Оси маршрутов прокладываются за границы съемочного участка не менее, чем на один базис при продольном перекрытии 60%, не менее, чем на два базиса при продольном перекрытии 80% и не менее, чем на 4 базиса при продольном перекрытии 90%. При площадной аэрофотосъемке поперек основных маршрутов могут прокладываться аэрофотосъемочные маршруты, размещаемые в начале и в конце основных маршрутов. Такие маршруты называют каркасными. Их прокладывают через расчетные расстояния с целью обеспечения требуемой точности сетей фототриангуляции. Расчет аэрофотосъемочных работ начинают после определения границ съемочного участка, которые отмечают на рабочей карте сплошными линиями черной тушью. Рассчитывают все основные параметры аэрофотосъемки, к которым относятся: - длина участка съемки; - ширина участка съемки; - отметка средней плоскости участка; - максимальное превышение над средней плоскостью участка; - масштаб аэрофотосъемки; - фокусное расстояние камеры аэрофотоаппарата; - формат кадра аэрофотоаппарата; - средняя высота фотографирования; - абсолютная высота фотографирования; - высота полета над аэродромом; - продольное перекрытие аэрофотоснимков; - поперечное перекрытие аэрофотоснимков; - продольный базис фотографирования в масштабе аэрофотоснимка; - поперечный базис фотографирования в масштабе аэрофотоснимка; - продольный базис фотографирования на местности; - поперечный базис фотографирования на местности; - количество аэрофотосъемочных маршрутов; - количество аэрофотоснимков в одном маршруте; - количество аэрофотоснимков на весь участок; - требуемое количество фотопленки; - интервал между экспозициями; - максимальная допустимая выдержка; - длина всех маршрутов; - расчетное съемочное время; - площадь местности, покрываемая одним аэрофотоснимком; - рабочая площадь аэрофотоснимка; - площадь фотографируемого участка. На основании расчетных параметров аэрофотосъемки рекомендуют тип аэрофотоаппарата. 8 1.2. Оформление заказа на аэрофотосъемку Для производства аэрофотосъемочных работ оформляется заказ. Аэрофотосъемочные работы выполняются на оборудованных летательных средствах как государственными предприятиями, так и различными фирмами, имеющими лицензии на проведение аэрофотосъемки. Заказчиком может быть любая организация, имеющая разрешающие документы на работу с материалами аэрофотосъемки. Заказ на аэрофотосъемку проводят в следующем порядке: - организация-заказчик направляет письменное предложение фирмеисполнителю, в котором указывает месторасположение участка снимаемой местности, его площадь и сроки съемки; - заказчик составляет и согласует с исполнителем техническое задание на выполнение аэрофотосъемки, если исполнитель готов к выполнению работ. В задании указывают технические параметры аэрофотосъемки: назначение аэрофотосъемки, высоту фотографирования, фокусное расстояние камеры аэрофотоаппарата, масштаб аэрофотосъемки, тип аэрофотоаппарата, тип аэрофотопленки, тип светофильтра, специальную аппаратуру, используемую при аэрофотосъемке (радиовысотомеры, приборы GPS или иные), тип летательного аппарата, а также условия проведения аэрофотосъемки – примерные сроки, высоту Солнца. Подтверждают площади и месторасположение участка; - исполнитель в соответствии с техническим заданием определяет стоимость комплекса аэрофотосъемочных работ за 1 км2 площади, зависящую от местоположения и рельефа фотографируемого района и от масштаба аэрофотосъемки, и согласует ее с заказчиком; - заказчик и исполнитель составляют между собой договор на выполнение аэрофотосъемки. Если выполняется аэрофотосъемка городов и крупных поселений городского типа, то ее выполняют с учетом некоторых особенностей полетов и технических требований к получаемым изображениям фотографируемых территорий. Перед выполнением аэрофотосъемки согласуют режим полетов над территорией города, утверждают сроки, время суток и минимально допустимую высоту фотографирования, воздушные коридоры подлета к участку съемки, типы самолетов. Технические параметры и условия проведения аэрофотосъемки определяются значительной плотностью высотной застройки, которая при аэрофотосъемке кадровыми аэрофотоаппаратами закрывает определенные участки местности, создавая «мертвые зоны». Помимо «мертвых зон» высотные объекты создают тени, длина которых пропорциональна их высотам и обратно пропорциональна высоте Солнца. Участки местности, находящиеся в «мертвых зонах» и закрытые тенью, в большинстве случаев становятся недоступными для изучения по аэрофотоснимкам. Кроме того, на аэрофотоснимках недостаточно полно отображаются линии электропередачи, связи, колодцы теплосетей, 9 водопроводов и других коммуникаций. В связи с выше изложенным к проведению аэрофотосъемки городских территорий предъявляют специальные требования: - для уменьшения «мертвых зон» аэрофотосъемку проводят с продольным перекрытием аэрофотоснимков 80%, а поперечным перекрытием 40…60% и более; - если аэрофотоснимки будут в дальнейшем использоваться для получения только плановых координат точек местности (например, при инвентаризации земель), то применяют аэрофотоаппараты с длиннофокусным объективом высокой разрешающей способности; - для улучшения изобразительных свойств аэрофотоснимков применяют аэрофотопленки с высокой разрешающей способностью и большой фотографической широтой; - экспонированную аэрофотопленку обрабатывают в мелкозернистом проявителе. Для проработки изображений деталей объекта в тенях коэффициент контрастности проявленного изображения должен быть равен 1…0,2; - для уменьшения влияния теней от высотных объектов аэрофотосъемку проводят при максимально возможных высотах Солнца. Если позволяют погодные условия, то выполняют «съемку под зонтиком» - это значит, что летательный аппарат при фотографировании находится ниже сплошной высокой облачности. При этом объект съемки освещается только рассеянной радиацией и поэтому теней практически не образуется. После заключения договора исполнитель выполняет аэрофотосъемку, затем производится оценка качества материалов аэрофотосъемки с целью выявления соответствия полученных результатов требованиям технического задания и существующим нормативам и наставлениям по производству аэрофотосъемки. После проведения аэрофотосъемки заказчику сдают аэрофильмы (аэронегативы), контактные аэрофотоснимки в 2-х экземплярах, негативы репродукций накидных монтажей, репродукции накидных монтажей, данные показаний спецприборов, контрольные негативы прикладной рамы аэрофотоаппарата, характеристики аэрофотоаппарата, паспорт аэрофотосъемки и другие материалы и сведения. 1.3. Летательные аппараты для аэрофотосъемки В зависимости от физико-географических условий района работ, масштаба аэрофотосъемки и требований, предъявляемых к ней, для выполнения аэрофотосъемки используют самолеты различного типа, отвечающих ряду технических требований общего и специального характера. В соответствии с техническими требованиями конструкция самолета должна обеспечивать хороший обзор местности, скорость самолета – соответствовать масштабу аэрофотосъемки, в кабине должна свободно размещаться аэрофотосъемочная аппаратура. Самолет должен обладать 10 максимальной устойчивостью на высоте полета и минимальными вибрациями от винто-моторной группы, должен иметь запас горючего на 7-8 часов полета. Требования специального характера к самолетам вытекают из условий эффективной их эксплуатации, простоты переоборудования для целей аэрофотосъемки, а также установок к эксплуатации в соответствующих физикогеографических условиях. Устойчивость самолета в воздухе обеспечивает минимальное отклонение аэрофотоснимков от горизонтального положения. А выдерживание самолетом высоты и скорости полета обеспечивает получение одномасштабных аэрофотоснимков с заданным процентом перекрытия. Все это делает пригодными для аэрофотосъемки не один, а ряд самолетов, а для аэрофотосъемки малых участков – вертолетов, мини-самолетов, подвесных аэростатов, радиоуправляемых авиамоделей и даже мотодельтапланов. В настоящее время в основном для выполнения крупномасштабной аэрофотосъемки применяют самолет АН-2, для среднемасштабной – ИЛ-14, для мелкомасштабной - самолеты АН-30, ТУ-134, а для аэрофотосъемки в масштабе 1:500 и крупнее небольших участков площадью ≤20 км2 применяют вертолеты К-26 и МИ-8. Таблица 1 Основные технические характеристики носителей, применяемых для аэрофотосъемки Самолеты Вертолеты Характеристики АН-2 ИЛ-14 АН-30 ТУ-134 К-26 МИ-8 Рабочий потолок, м 4500 6500 8900 11800 3100 6000 Крейсерская скорость, км/час 180-210 300 450-475 600-880 0…160 200 Продолжительность полета, час 7 7 6 5 Дальность полета, км 1200 2100 2300 2900 400 640 Длина взлетнопосадочной полосы, м 750 1100 1200 2180 Наличие фотолюков 2 3 3 1.4. Устройство аэрофотоаппарата Основным техническим средством, позволяющим получить аэрофотоснимки местности, является аэрофотоаппарат (АФА). Современный аэрофотоаппарат – это сложное высокоточное оптикоэлектромеханическое устройство, устанавливаемое на летательном аппарате, совершающим полет в атмосфере Земли. Наибольшее применение имеют кадровые топографические аэрофотоаппараты. Типы и конструкции аэрофотоаппаратов различны, но все они в своей основе имеют единую принципиальную схему (рисунок 4). 11 5 b 1 c o fk a d S 3 4 D A 2 B C Рисунок 4 – Схема построения изображения в кадровых аэрофотоаппаратах: 1 – аэрофотоснимок; 2 – зона захвата на местности; 3 – затвор; 4 – s-центр проекции; 5 – координатные метки; ABCD – фрагмент местности; abcd – аэрофотоснимок. Фотографическое изображение местности получается в виде отдельных кадров – аэрофотоснимков. Оптическая ось съемочной камеры перпендикулярна к плоскости аэрофотоснимка. Поскольку проектирование участка земной поверхности при фотографировании через объектив осуществляется одновременно на весь кадр изображения, то получаемый в этом случае аэрофотоснимок является центральной проекцией местности. Аэрофотоснимки, получаемые кадровыми аэрофотоаппаратами должны быть пригодны для точных фотограмметрических измерений с целью картографирования. В связи с этим конструкция кадровых аэрофотоаппаратов должна гарантировать получение изображения местности на аэрофотоснимках высокого фотографического качества и высокой геометрической точности. Устройство кадрового топографического аэрофотоаппарата представлено на рисунке 5. 12 Рисунок 5 – Устройство кадрового АФА: 1 – съемочная камера; 2 – корпус камеры; 3 – объектив; 4 – фотозатвор; 5 – плоскость прикладной рамки; 6 – фотоматериал; 7 – прижимной стол; 8 – выравнивающее стекло; 9 – механизм аэрокамеры; 10 – защитное стекло; 11 – светофильтр; 12 – блок регистрирующих приборов; 13 – проектирующая линза; 14, 15 – сматывающая и разматывающая катушки; 16 – механизм кассеты; 17 – защитное стекло. Основными частями кадрового аэрофотоаппарата являются корпус, конус, кассета и командный прибор. Корпус служит для размещения механизмов, обеспечивающих работу всех частей фотокамеры – счетчика кадров, часов, уровня, числового индекса фокусного расстояния и др. В верхней части корпуса размещена прикладная рама, плоскость которой совпадает с фокальной плоскостью объектива. Конус аэрофотоаппарата крепится к нижней части корпуса и содержит оптическую систему, в которую входит объектив, светофильтры, компенсатор сдвига изображения и т.д. 13 Оптическая система (объектив) – это скрепленные линзы различной кривизны и формы, устраняющие аберрации объектива. Также объективы называют анастигматами и они дают оптическое изображение с заданными свойствами. В аэрофотоаппаратах применяют объективы с фокусным расстоянием от 20…30 мм до нескольких метров. Затвор – это устройство, регулирующее время (выдержку), в течение которого происходит экспонирование аэрофотопленки. Выдержки в затворах изменяются в интервале от 1/40 до 1/1000 секунды и менее. Кассета служит для размещения фотопленки и приведения ее светочувствительного слоя при экспонировании в соприкосновение с плоскостью прикладной рамы. Это прикосновение выполняется для выравнивания фотопленки в плоскость в момент фотографирования. Выравнивание пленки в плоскость выполняется механическим прижимом к прикладной раме или откачиванием воздуха из промежутка между фотопленкой и прикладной рамой. Между моментами фотографирования фотопленка перематывается с подающей катушки на принимающую. Перематываемый участок пленки соответствует формату кадра с учетом промежутка между кадрами. Командный прибор предназначен для дистанционного управления всеми механизмами аэрофотоаппарата – измерения времени между экспозициями и их продолжительности, подачи команд на срабатывание затвора аэрофотоаппарата, перемотки фотопленки, прижима фотопленки. В современных аэрофотоаппаратах командный прибор управляет одновременно двумя - тремя съемочными камерами. Синхронно с основным аэрофотоаппаратом работают горизонтная и солнечная фотокамеры с целью определения в дальнейшем угловых элементов внешнего ориентирования аэрофотоснимка и специальная аппаратура. Аэрофотоустановка служит для крепления аэрофотоаппарата на борту самолета, ориентирования его в пространстве и предохранения от толчков и вибраций винто-моторной группы самолета. При фотографировании местности главная оптическая ось аэрофотоаппарата может отклоняться от отвесного положения и в таком случае аэрофотоснимки получаются наклонными. На наклонных снимках изображение местности искажено. Чтобы исключить углы наклона аэрофотоснимков, главную оптическую ось аэрофотоаппарата стабилизируют в отвесном положении, для чего применяют гиростабилизирующие установки. Для топографической аэрофотосъемки допустимый угол наклона снимков установлен не более 3˚. Кадровые топографические аэрофотоаппараты для обеспечения более высокой экономической эффективности используют, как правило, широкоугольные, а в ряде случаев даже сверхширокоугольные объективы. Нормальноугольные объективы используются реже. Современные аэрофотоаппараты имеют формат кадра 18×18 см, 23×23 см, 30×30 см и оснащены специальными устройствами, обеспечивающими аэрофотосъемку с заданным перекрытием, впечатывание в кадр 14 сенситометрического клина и навигационных данных, автоматического регулирования экспозиции, измерение контрастности изображения и компенсацию его сдвига, смену светофильтров и т.д. Основные технические характеристики аэрофотоаппаратов, используемых для аэрофотосъемки даны в таблице 2. Таблица 2 Тип аэрофотоаппарата Фокусное расстояние, мм АФА-ТЭ 55, 70, 100, 140, 200 350, 500 75 100 200 50, 70 100 100 210 115 152 88 305 152 АФА-41 АФА-42/200 АФА-ТЭС АФА-ТЭС-10М ТАФА-10 MRB 21/1818 MRB 115/1818 MRB 15/2323 MRB 9/2323 LMK-30 LMK-15 Разрешающая способность, центр-край, лин/мм 40-12 35-12 60-12 60-12 60-12 30-15 33-18 33-18 40 40 95-20 95-20 250-65 250-65 Диапазон Формат выдержек, кадра, сек см 1/70-1/700 1/70-1/700 1/70-1/700 1/60-1/580 1/75-1/500 1/70-1/850 1/70-1/700 1/75-1/1000 min 1/1000 min 1/1000 min 1/1000 min 1/1000 min 1/500 min 1/500 18×18 18×18 18×18 18×18 30×30 18×18 18×18 18×18 18×18 18×18 23×23 23×23 23×23 23×23 В настоящее время с появлением компьютерных технологий фотографирование местности начали выполнять цифровыми камерами с использованием бортовой GPS-аппаратуры. Управление аэрофотоаппаратом и съемочным процессом при этом выполняют с помощью бортового компьютера, который помещен в крепкий корпус, не содержит движущихся частей, имеет электронную защиту. Компьютерные программы обеспечивают графическое отображение на дисплее маршрута полета и разворотов над фотографируемым участком местности, открытие затвора в точке пространства с заданными координатами. 1.5. Расчет плановой аэрофотосъемки участка местности Для выполнения аэрофотосъемки на борту самолета у штурманааэрофотосъемщика должны быть две топографические карты: 1. Полетная карта масштаба 1:2 000 000, используемая для общей ориентировки при долетах до участков аэрофотосъемки, при перелетах с участка на участок и возвращении на аэродром по окончании работ; 15 2. Рабочие карты, масштаб которых должен быть в 5-7 раз мельче масштаба аэрофотосъемки, используемые во время работы на участке аэрофотосъемки для определения границ и прокладки аэрофотосъемочных маршрутов. На полетную карту должны быть нанесены минимум специальных условных обозначений. Обязательно должны быть проложены маршруты на участки съемок. В случае работы с астрокомпасом и гирополукомпасом ГПК-52 надписывают оцифровку меридианов в часовой мере и выписывают в градусах среднюю широту каждого участка аэрофотосъемки. В качестве рабочих карт для аэрофотосъемки удобно использовать карты такого масштаба, на которых расстояние между аэрофотосъемочными маршрутами не менее 1 см и не более 2 см. Как показала практика, наиболее удобны, в зависимости от масштаба аэрофотосъемки карты, приведенные в таблице 3. Таблица 3 Масштаб рабочей карты 1:М 1:200 000 1:100 000 1:50 000 1:25 000 Масштаб аэрофотосъемки 1:m 1:25 000 и мельче 1:10 000 – 1:20 000 1:5 000 – 1:8 000 крупнее 1:5 000 Рабочие карты используются в процессе аэрофотосъемки для детальной ориентировки, точного определения границ участка аэрофотосъемки, контроля прокладываемых аэрофотосъемочных маршрутов и для осуществления самой прокладки. На рабочие карты различными цветами наносят границы участков аэрофотосъемки, линии осей аэрофотосъемочных маршрутов, центры аэрофотоснимков. Исходя из выше сказанного, для расчета плановой аэрофотосъемки участка местности необходимо иметь следующие исходные материалы и параметры: - топографическая карта масштаба 1:100 000 (рабочая карта); - номенклатура съемочного участка; - масштаб фотографирования (1:m); - масштаб создаваемой топографической карты (1:М); - фокусное расстояние камеры аэрофотоаппарата (fк); - формат кадра (lх ∙ lу); - нормативное продольное перекрытие (Рх норм); - крейсерская скорость самолета (W). Весь участок аэрофотосъемки делят на наименьшие съемочные участки, границы которых должны совпадать с рамками трапеций топографических карт и планов государственной картографической разграфки. Размеры наименьших съемочных участков указаны в таблице 4. 16 Таблица 4 Размер наименьшего съемочного участка (в направлении маршрута) Две трапеции масштаба 1:100 000 Одна трапеция масштаба 1:100 000 Одна трапеция масштаба 1:50 000 Одна трапеция масштаба 1:25 000 Одна трапеция масштаба 1:10 000 Одна трапеция масштаба 1:5 000 В границах участка аэрофотосъемки, но не менее 1 км2 Масштаб создаваемой топографической карты (плана) 1:100 000 1:50 000 1:25 000 1:10 000 1:5 000 1:2 000 1:1 000 и 1:500 Размеры наименьших съемочных участков в районах, расположенных севернее 60˚ северной широты могут быть увеличены в два раза. В соответствии с заданием на аэрофотосъемку на топографической карте масштаба 1:100 000 согласно заданной номенклатуре определяют границы съемочного участка. Границы участка обозначают сплошными линиями черной тушью. Составляют картограмму участка аэрофотосъемки синим цветом. Пример картограммы (рисунок 6). Картограмма участка аэрофотосъемки У-34-38-Г-а У-34-38-Г-б а А в а в В б а г в У-34-38 б а г в Б б г Г б г Рисунок 6: – участок аэрофотосъемки. 17 Большие по площади объекты аэрофотосъемки разбиваются на съемочные участки, подлежащие аэрофотосъемке за один - два вылета. Размеры наименьших съемочных участков зависят от масштаба создаваемой карты. Эти размеры указаны в таблице 5. Средняя длина съемочного участка определяется по формуле: L = 2m/1000, где m – знаменатель масштаба аэрофотосъемки. Масштаб аэрофотосъемки 1:100 000 1:100 000 – 1:70 000 1:70 000 – 1:40 000 1:40 000 – 1:25 000 1:25 000 – 1:15 000 1:10 000 – 1:7500 1:5 000 – 1:3 000 Длина маршрута, км 250 160 105 55 40 17 8 Таблица 5 Ширина съемочного участка, км 74-111 37-74 37 18-37 18-27 9-18 7-9 Наименьшие съемочные участки объединяются в один при условии, что его размеры не будут превышать средних размеров, а разность высот отметок средних плоскостей трапеций, входящих в участок, не будет превышать (отметки командных высот и урезов воды в расчет не берут): - для равнины 0,1*Hср. - для холмистой и горной местности 0,2*Нср. Рельеф считается равнинным, если разности отметок точек Аmax-Аmin≤50м, холмистым, если Аmax-Аmin = 50…200 м, и горным, если Аmax-Аmin >200 м. Отметку средней плоскости трапеции определяют по формуле: Аср.пл. = (Аmax-Аmin)/2, где Аmax и Аmin – самая высокая и самая низкая отметки точек в пределах трапеции. Среднюю высоту фотографирования Нср (рисунок 7) определяют по формуле: Нср = m*fк, где m – знаменатель масштаба аэрофотосъемки; fк – фокусное расстояние камеры аэрофотоаппарата. 18 Линия полета самолета Нср. Набс. hmax Ср.пл. Аmax hmin Аmin Ур. моря Рисунок 7 Если при обработке холмистой и горной местности планируется проведение стереофотограмметрических работ, то вначале аналогично определяют отметку средней плоскости участка Аср.пл. для каждой съемочной трапеции, а затем их группируют в съемочные участки так, чтобы внутри каждого участка разности отметок Аmax и Аmin были наименьшими и не превышали пределов, указанных в таблице 6. Таблица 6 Масштаб аэрофотосъемки 1:2 000 – 1:8 000 1:10 000 – 1:30 000 Рельеф на съемочном участке равнинный холмистый и горный 0,025*Нср. 0,14*Нср. 0,025*Нср. 0,12*Нср. С учетом того, что в горных районах разности отметок точек Аmax и Аmin могут быть очень большими, маршруты аэрофотосъемки прокладывают не параллельно рамкам трапеций, а параллельно горным хребтам и долинам. Определившись с границами участков в зависимости от величины разности высот отметок средних плоскостей трапеций, приступают к дальнейшим расчетам. Определяют размеры участка аэрофотосъемки на местности по формулам: Lx = l1*M Lу = l2*M, где Lx – длина участка; Ly – ширина участка; l1 – длина участка на карте; l2 – ширина участка на карте; M – знаменатель масштаба карты. Измерения на карте длин отрезков производят с точностью до десятых долей миллиметра. Длину и ширину участка съемки определяют в километрах. 19 Определяют отметку средней плоскости участка: Аср.пл. = (Аmax+Аmin)/2, где Аmax и Аmin – самая высокая и самая низкая отметки точек на съемочном участке без учета командных высот и урезов воды. Определяют максимальное превышение над средней плоскостью участка: hmax = (Аmax+Аmin)/2. Определяют абсолютную высоту фотографирования с учетом ранее вычисленной средней высоты фотографирования: Набс. = Нср. + Аср.пл. Определяют высоту полета над аэродромом: На = Набс. – На, где Аа – отметка аэродрома, которую берут с карты. Определяют продольное перекрытие исходя из нормативного. Если нормативное продольное перекрытие 60%, 80%, 90%, то для расчета используют соответственно следующие формулы: h Р x 62% 38% max Hср. h Р x 80% 20% max H ср. h 90% 10% max H ср. Для заданного продольного перекрытия установлены минимальные продольные перекрытия, значения которых даны в таблице 7. Рx Заданное Рх, % 60 80 90 Рх min, % 56 78 89 hmax/Hср<0,2 66 83 92 hmax/Hср>0,2 70 85 93 Таблица 7 hmax/Hср>0,3 75 - Определяют величину поперечного перекрытия, которое задается в зависимости от масштаба аэрофотосъемки и рельефа местности и не должно отклоняться от заданного (таблица 8). Таблица 8 Поперечное перекрытие Ру Масштаб аэрофотосъемки Расчетное Ру, % Минимальное Ру, % Максимальное Ру, % Крупнее 1:10 000 40+60hmax/Нср 20 +20 1:10 000 – 1:25 000 35+65hmax/Нср 20 +15 Мельче 1:25 000 30+70hmax/Нср 20 +10 Для выдерживания заданного поперечного перекрытия необходимо строго выдерживать расчетную высоту фотографирования, выполнять маневр захода 20 на маршрут так, чтобы сразу в начале маршрута было обеспечено заданное поперечное перекрытие и точно на заданном расстоянии от предыдущего маршрута проложить очередной аэрофотосъемочный маршрут. Это расстояние называется поперечным базисом фотографирования, обозначается Ву и равно расстоянию между осями маршрутов на местности. В масштабе аэрофотоснимка поперечный базис обозначается ву. Определяют продольный и поперечный базисы фотографирования в масштабе аэрофотоснимка: l (100% Px ) bx x 100% l y (100% Py ) , by 100% где lx и ly – размеры сторон кадра по осям х и у. Определяют продольный и поперечный базисы фотографирования на местности: Вх = вх*m Ву = ву*m Определяют количество маршрутов на съемочном участке: Ly K 1 By Определяют количество аэрофотоснимков в маршруте: Lx n 3 Bx Определяют количество аэрофотоснимков на весь съемочный участок: N=n*k При расчете количества маршрутов и количества аэрофотоснимков в маршруте полученные результаты округляют до целых чисел в большую сторону. Определяют требуемое количество погонных метров аэрофотопленки, принимая расстояния между кадрами 1 см: l = (lx+1)N На каждую катушку аэрофотопленки предусматривается 4м технологических отходов (концы для зарядки кассет и в проявительный прибор). К этому следует прибавить количество метров аэрофотопленки на пробные снимки. Определяют интервал между экспозициями: Т = Вх/W, где W – крейсерская скорость самолета. Определяют максимально допустимую выдержку: доп.δ Нср. f W k где доп.δ – допустимая величина «смаза» изображения, принимаемая для расчета 0,02 миллиметра. 21 Определяют длину всех маршрутов с учетом обеспечения границ участка фотоизображением: L K(Lx 3Bx ) К полученной расчетной длине всех маршрутов следует добавить километры пути на долет до участка съемки, возвращение на аэродром, перелеты с участка на участок, на выполнение пробных аэрофотоснимков. Определяют съемочное время: Тs = L/W К полученному расчетному времени добавляется 15% (в районах с высотами до 2000 м) или 20% (в высокогорных районах) на долеты и возвращение, для полетов на рекогносцировку объекта съемки и разведку погоды, на перезаходы с маршрута на маршрут и аэросъемочные промеры. Определяют площадь, покрываемую одним аэрофотоснимком: S = lx*ly*m2 Определяют рабочую площадь аэрофотоснимка. Рабочая площадь аэрофотоснимка – это центральная часть аэрофотоснимка, ограниченная средними линиями двойного продольного и поперечного перекрытий (рисунок 8). На рабочей площади аэрофотоснимка геометрические и фотометрические искажения минимальны. Рабочую площадь аэрофотоснимка называют еще теоретической. 1й маршрут 2й маршрут 3й маршрут Рисунок 8 – Рабочая площадь аэрофотоснимка Рабочую площадь аэрофотоснимка вычисляют по формуле: Sраб. = Вх*Ву Определяют площадь всего фотографируемого участка: Sуч. = Lx*Ly Определяют удаление оси первого маршрута от границы участка: 22 By (K 1) L y 2 Определяют удаление центра первого аэрофотоснимка от границы участка по оси маршрута: Bx (n 1) L x lx 2 По расчетным параметрам аэрофотосъемки из таблицы 2 выбирают тип аэрофотоаппарата. Расчетные параметры аэрофотосъемки сводят в бланк технического проекта со строгой выдержкой индексации параметров аэрофотосъемки и единиц измерений. ly Бланк технического проекта Обозначения параметров Величина параметров Единицы измерений Lx километры Ly километры 1/m сантиметры fk миллиметры lx*ly сантиметры Pxнорм. проценты W километры / час Aср.пл. метры hmax метры Hср. метры Hабс. метры Нa метры Px проценты Py проценты вx миллиметры вy миллиметры Bx метры By метры K маршруты n кадры N кадры l метры T секунды τ секунды L километры Ts часы S километры квадратные Sраб. километры квадратные Sуч. километры квадратные тип АФА --23 1.6. Подготовка рабочей карты По расчетным параметрам аэрофотосъемки готовят рабочую карту для фотографирования участка местности. Для этого на топографическую карту, на которой уже вычерчены границы съемочного участка линиями черной тушью, наносят оси аэрофотосъемочных маршрутов и центры аэрофотоснимков. оси маршрутов должны проходить вдоль длинных сторон участка, чтобы было меньше перезаходов с маршрута на маршрут. Для определения положения оси первого маршрута откладывают от длинной стороны участка линейный отрезок равный расчетному расстоянию ly в масштабе карты и проводят через конец отрезка ось первого маршрута параллельно стороне участка (рисунок 9). ось 1го маршрута l’y Ву Ву Bx Bx l’х Ву Рисунок 9 – Проектирование положения осей маршрутов и центров аэрофотоснимков Ось второго и всех последующих маршрутов проводят параллельно оси первого маршрута через расстояния равные поперечному базису фотографирования Ву в масштабе карты. После нанесения на участок всех маршрутов проверяют их количество, которое должно быть равно расчетному значению. За длинные границы участка должно быть получено обеспечение фотоизображением не менее половины маршрута. Оси маршрутов вычерчивают в пределах участка сплошными линиями, а за границами участка пунктиром красной тушью. После нанесения осей маршрутов находят на них положение центров аэрофотоснимков. Положение центра первого снимка находят следующим образом. От границы участка по оси маршрута откладывают расчетное расстояние l’Х в масштабе карты и отмечают положение центра первого аэрофотоснимка (рисунок 9). От него через расчетные расстояния, равные продольному базису фотографирования Вх в масштабе карты отмечают положение второго и всех последующих центров аэрофотоснимков по оси маршрута. И так находят положение центров всех аэрофотоснимков на всех маршрутах. С целью обеспечения границ участка фотоизображением по осям маршрутов должно выходить за границы участка не менее одного базиса 24 фотографирования при нормативном продольном перекрытии 60%, два базиса при нормативном продольном перекрытии 80% и четыре базиса при нормативном продольном перекрытии 90%. Центры аэрофотоснимков показывают на осях маршрутов квадратиками размером 2 2 мм с точкой в центре квадратика красной тушью. Затем, на рабочей карте аэрофотосъемки показывают площадь местности, покрываемую одним аэрофотоснимком, и величины продольного и поперечного перекрытий. Это выполняют следующим образом: вычисляют размер стороны аэрофотоснимка на местности, исходя из масштаба аэрофотосъемки и формата кадра. Полученный размер делят пополам и в масштабе рабочей карты откладывают это половинное расстояние от центра какого-либо аэрофотоснимка по оси маршрута в обе стороны и затем в перпендикулярном направлении тоже в обе стороны. Через концы отложенных расстояний строят квадрат, стороны которого должны быть параллельны и перпендикулярны оси маршрута – это и будет аэрофотоснимок (рисунок 10). Рх ось маршрута Ру ось маршрута Рисунок 10 – Площадь, покрываемая одним аэрофотоснимком в масштабе рабочей карты и величины продольного и поперечного перекрытий Построив один аэрофотоснимок, аналогичным образом строят второй аэрофотоснимок от центра смежного аэрофотоснимка по оси маршрута. Перекрывшиеся части аэрофотоснимков покажут величину продольного перекрытия (рисунок 10). Чтобы показать величину поперечного перекрытия строят аналогичным образом кадр от центра аэрофотоснимка последующего маршрута так, чтобы построенный кадр перекрыл уже построенные аэрофотоснимки предыдущего маршрута (рисунок 10). Далее на рабочей карте намечают ориентиры для ведения самолета по оси маршрута. 25 При использовании современных технических средств производства аэрофотосъемки, таких как навигационная система GPS и компьютерная система управления полетом и работой аэрофотоаппарата типа ASCOD, разработка задания имеет свои особенности. Получают с помощью дигитайзера координаты проектируемых центров фотографирования, т.е. точек, в которых происходит открытие затвора аэрофотоаппарата (экспонирование), получают координаты поворотных точек границы съемочного участка и вводят в бортовой компьютер. Кроме этого в компьютер вводят масштаб аэрофотосъемки, величины продольных и поперечных перекрытий, фокусное расстояние и формат кадра. По этим данным вычисляют координаты проектируемых центров фотографирования в системе координат WGS-84. По окончании всех расчетов бланк технического проекта и рабочая карта передаются аэрофотосъемочному отряду, который приступает к выполнению аэрофотосъемки. 1.7. Выполнение аэрофотосъемки К материалу топографической аэрофотосъемки предъявляются высокие требования. Для получения высокого качества фотоизображения аэрофотосъемка должна производиться при отсутствии облачности и дымов промышленных предприятий над фотографируемой местностью. Высота Солнца над горизонтом должна быть не менее 20 при фотографировании на черно-белую пленку и не менее 25 - на спектрозональную. Аэрофотоснимки должны покрывать всю фотографируемую территорию без пропусков и разрывов. Существует три способа прокладки маршрутов при площадной аэрофотосъемке. Выбор способа зависит от опыта и квалификации экипажа, специального оборудования аэрофотосъемочного самолета, технических требований и условия выполнения задания. Эти способы следующие: - визуальный; - полуинструментальный; - инструментальный. При визуальном способе прокладке аэрофотосъемочных маршрутов заходы на них производят главным образом по наземным ориентирам с использованием для этой цели специально подготовленных карт крупного масштаба или фотосхем. Чисто визуальный способ прокладки маршрутов очень трудоемок и недостаточно точен, поэтому применяется при прокладке коротких маршрутов и крупномасштабной съемке. При полуинструментальном способе прокладка маршрутов и заходы на них осуществляются при помощи приборов по предварительным расчетам отдельных элементов полета, при непрерывном контроле фактической линии пути самолета по наземным ориентирам. 26 При инструментальном способе прокладку аэрофотосъемочных маршрутов и заходы на них производят при помощи специального оборудования и приборов на основании данных предварительного расчета отдельных элементов полета. Перед аэрофотосъемочным полетом на основании сводок о погоде на участках аэрофотосъемки и прогнозирования погоды метеорологической станцией принимается решение на вылет; выбирается основной и запасной участок аэрофотосъемки. Запасной участок съемки выбирается на случай, если в районе основного участка погода неблагоприятствует аэрофотосъемке, в то время как в стороне от него погода благоприятная. Поэтому запасной участок, как правило, следует выбирать в противоположной стороне от основного участка. Штурман-аэрофотосъемщик отбирает необходимые карты на выбранные участки аэрофотосъемки, проверяет необходимые предварительные расчеты и изучает участок; выбирает вблизи начала первого аэрофотосъемочного маршрута место для аэронавигационных промеров. Затем, производят расчет на определение времени восхода Солнца, начала аэрофотосъемки и взлета. Перед вылетом на аэрофотосъемку бортоператор сверяет по московскому времени часы аэрофотоаппарата и фоторегистраторов и проверяет работу всей аэрофотосъемочной аппаратуры. При этом должны быть обеспечены: чистота защитных стекол, объектива и светофильтра аэрофотоаппарата с наружной и внутренней сторон камеры; натяжение контрольных нитей; подсветки уровня и часов, исправность затвора; подключено питание, включен аэрофотоаппарат, статоскоп, радиовысотомер и произведено 2-3 цикла срабатывания, чтобы убедиться в правильности работы этих приборов. Проверяют наличие необходимых картографических материалов, связанных с выполнением аэрофотосъемки. Затем, самолет взлетает, набирает высоту и направляется на съемочный участок. Пролетая вдоль первого маршрута, бортоператор корректирует высоту полета, определяет требуемую выдержку и диафрагму, включает радиовысотомер и статоскоп, гиростабилизирующую установку; включает командный прибор, на счетчиках которого устанавливаются значения заранее рассчитанных величин «выдержки» и «интервала» между экспозициями, и затем делает пробные аэрофотоснимки. При этом аэрофотоаппарат осуществляет полный цикл: экспонирование (открытие и закрытие затвора аэрофотоаппарата), перематывание фотопленки для нового кадра, ее натяжение и прижим, т.е. выравнивание в плоскость. Пробные аэрофотоснимки отделяются от основных аэрофотоснимков холостой перемоткой фотопленки и компостером. Штурман-аэрофотосъемщик определяет с помощью бортовых визиров угол сноса и путевую скорость самолета в прямом и обратном направлении по маршруту. Угол сноса определяется для разворота самолета против ветра и поворота аэрофотоаппарата в аэрофотоустановке в обратном направлении, чтобы 27 исключить «ѐлочку», т.е. чтобы стороны аэрофотоснимка были параллельны и перпендикулярны направлению маршрута. Определяют путевую скорость самолета, чтобы правильно установить интервал времени между моментами фотографирования на шкале интервалометра. После окончания всех измерений и расчетов в прямом и обратном направлениях самолет выполняет заход на ось первого маршрута. Бортоператор устанавливает на шкале командного прибора проверенный интервал между экспозициями, ориентирует аэрофотоаппарат в аэрофотоустановке на угол сноса и по команде штурмана в расчетной точке включает аэрофотоаппарат. В течение полета по маршруту он постоянно контролирует угол сноса и интервал между экспозициями, периодически записывает температуру воздуха за бортом самолета, следит за работой спецприборов. По окончании аэрофотосъемочного маршрута бортоператор выключает аэрофотоаппарат и перематывает вхолостую один кадр на аэрофотоаппарате и фоторегистраторе радиовысотомера. После разворота и выхода на второй маршрут бортоператор поворачивает аэрофотоаппарат в аэрофотоустановке на угол сноса, а на командном приборе устанавливает интервал, соответствующий обратному направлению полета и вновь по команде штурмана включает аэрофотоаппарат. Аналогично поступают при аэрофотосъемке следующих маршрутов. Пропуски и разрывы, возникшие в процессе аэрофотосъемки должны покрываться непрерывными маршрутами в пределах наименьшего съемочного участка. Аэрофотосъемка в этом случае выполняется в течение ближайшего съемочного дня тем же аэрофотоаппаратом или аэрофотоаппаратом того же типа. 28 Литература 1. Байков Н.С., Трясучкин М.А., Иванов В.А. Самолетовождение при аэрофотосъемке. – М.: Недра, 1973. 2. Кучко А.С. Аэрофотография. – М.: Недра, 1974. 3. Назаров А.С. Фотограмметрия. – Минск. Тетра Системс, 2006. 4. Обиралов А.И., Лимонов А.Н., Гаврилова Л.А. Фотограмметрия и дистанционное зондирование. – М.: Колосс, 2006. 5. Обиралов А.И., Лимонов А.Н., Гаврилова Л.А. Фотограмметрия. – М.: Колосс, 2002. 6. Основные положения по аэрофотосъемке, выполняемой для создания и обновления топографических карт и планов. – М.: Недра, 1978. 7. Савиных В.П., Кучко А.С., Стеценко А.Ф. Аэрокосмическая фотосъемка. – М.: Картгеоцентр - Геоиздат, 1997. 29 Приложение 3.1. Пример расчета плановой аэрофотосъемки участка местности В данной работе каждому студенту индивидуально выдаются следующие исходные данные для расчета: - географическая широта участка аэрофотосъемки 55 - топографическая карта У-34-37 - номенклатура участка аэрофотосъемки У-34-37-В-а У-34-37-В-б - масштаб аэрофотосъемки 1:20 000 - масштаб создаваемой топографической карты 1:10 000 - фокусное расстояние камеры аэрофотоаппарата 100 мм 18 18 см - формат кадра - нормативное продольное перекрытие 60% - съемочная скорость самолета 300 км/час На основании номенклатуры участка аэрофотосъемки на топографической карте У-34-37 определяют границы съемочного участка и составляют картограмму объекта аэрофотосъемки, которую вычерчивают синей тушью. На картограмме участок, подлежащий аэрофотосъемке, покрывают штриховкой. Пример картограммы объекта аэрофотосъемки (см. приложение 3.2). В данном варианте масштаб создаваемой топографической карты 1:10 000. Исходя из таблицы 4 получается два наименьших съемочных участка – две трапеции масштаба 1:25 000 – это У-34-37-В-а и У-34-37-В-б. На каждой из этих трапеций определяют отметки средних плоскостей Аср.пл. Для этого на каждой трапеции находят на карте самую высокую отметку точки Аmax и самую низкую Аmin (командные высоты и урезы воды в расчет не берут). На трапеции У-34-37-В-а: Аmax = 236,4 м Аmin = 131,3 м 236,4м 131,3м 183,8м 2 Аmax - Аmin = 236,4 м – 131,3 м = 105,1 м 105,1 > 50 м А1ср.пл. = На трапеции У-34-37-В-б: Аmax = 258,3 м Аmin = 157,2 м 258,3м 157,2м 207,8м 2 Аmax - Аmin = 258,3 м – 157,2 м = 101,1 м 101,1 > 50 м А2ср.пл. = 30 Поскольку разности отметок точек Аmax и Аmin больше 50 м для одной трапеции и больше 50 м для другой, но меньше 200 м, то рельеф считается холмистым для обеих трапеций. Исходя из высоты рельефа, чтобы обе трапеции можно было объединить в один съемочный участок, абсолютная разность отметок средних плоскостей трапеций не должна превышать 0,2*Н ср, т.е. А1ср.пл. – А2ср.пл. ≤ 0,2*Нср 183,8м – 207,8м = -24,0 м Нср = 20000*10 = 2000 м 0,2*2000 м = 400 м 24 м < 400 м Исходя из полученного неравенства обе трапеции объединяют в один съемочный участок и определяют его длину и ширину. Длина участка на карте l1 = 16,2 см Ширина участка на карте l2 = 9,2 см Длина участка на местности Lx = 16,2см*100000 = 16,2 км Ширина участка на местности Lу = 9,2 см*100000 = 9,2 км Определяют отметку средней плоскости всего съемочного участка, для чего в пределах всего участка находят на карте самую высокую отметку точки Аmax и самую низкую Аmin Аmax =258,3 м Аmin = 131,3 м 258,3м 131,3м Аср.пл. 194,8м 195м 2 Определяют максимальное превышение над средней плоскостью участка: 258,3м 131,3м h max 63,5м 64м 2 Определяют абсолютную высоту фотографирования над уровнем моря: Набс. = 2000м + 195м = 2195 м Определяют высоту полета над аэродромом с учетом отметки аэродрома, взятой с карты: На = 2195м-80м = 2115м Определяют величину продольного перекрытия, исходя из нормативного 60%: 64м Px 62% 38% 63,2% 63% 2000м Определяют величину поперечного перекрытия, исходя из масштаба аэрофотосъемки: 64м Py 35% 65% 35% 2,1% 37,1% 37% 2000м Определяют продольный базис фотографирования в масштабе аэрофотоснимка: 180мм(100% 63%) bx 66,6мм 67мм 100% 31 Определяют аэрофотоснимка: поперечный базис фотографирования в масштабе 180мм(100% 37%) 113,4мм 113мм 100% Определяют продольный базис фотографирования на местности: Вх = 67мм*20000 = 1340 м Определяют расстояния между осями маршрутов на местности: Ву = 113мм*20000 = 2260 м Определяют количество маршрутов на участок: 9200м K 1 5,1 6 маршрутов 2260м Определяют количество аэрофотоснимков в маршруте: 16200м n 3 15,1 16 кадров 1340м Определяют количество аэрофотоснимков на весь съемочный участок: N = 16*6 = 96 кадров Определяют требуемое количество погонных метров аэрофотопленки: l = (18см + 1см)*96 = 1824 см = 19 м Определяют интервал между экспозициями: 1340м T 16,1сек. 16 сек. 300км/час Определяют максимально допустимую выдержку: 0,02мм 2000м 1 0,0048 сек сек. 100мм 300км/час 208 Определяют длину всех маршрутов с учетом обеспечения границ участка фотоизображением: L = 6*(16200 м + 3*1340 м) = 121320 м = 122 км Определяют съемочное время: 122км Ts 24,4мин 25 мин. 300км/час Определяют площадь, покрываемую одним аэрофотоснимком: S = 18 см × 18 см *200002 = 12,96 км2 Определяют рабочую площадь аэрофотоснимка: Sраб. = 1340 м * 2260 м = 3,03 км2 Определяют площадь фотографируемого участка: Sуч. = 16,2км * 9,2 км = 149,0 км2 Определяют удаление оси первого маршрута от границ участка: 2260м(6 1) 9200м ly 1050м 2 Определяют удаление центра первого аэрофотоснимка от границы участка по оси маршрута: 1340м(16 1) 16200м lx 1950м 2 На основании расчетных параметров аэрофотосъемки из таблицы 2 выбирают типы аэрофотоаппаратов для фотографирования участка: by 32 АФА – ТЭ – 100 АФА – 41/10 После окончания всех расчетов заполняется бланк технического проекта (см. приложение 3.3). Далее, готовят рабочую карту для выполнения аэрофотосъемки. На карту У-34-37, на которой черной тушью обозначены линиями границы съемочного участка, наносят оси маршрутов. Положение оси первого маршрута на карте находят следующим образом: от длинной границы участка откладывают отрезок, равный расчетному значению ( l y ) 1050м в масштабе карты и через конец отрезка проводят осб маршрута параллельно длинной границе участка. Вторую и последующие оси маршрутов проводят через отрезки, равные расчетному расстоянию между осями маршрутов на местности (Ву) 2260 м, которые откладывают в масштабе карты (рисунок 12). Оси маршрутов в пределах участка проводят сплошными линиями, а за границами участка пунктиром. Затем наносят центры аэрофотоснимков на осях маршрутов. Положение центра первого аэрофотоснимка находят, отложив от границы участка по оси маршрута расчетное расстояние l x , равное 1950 м в масштабе карты. Положение центров второго и всех последующих аэрофотоснимков находят, откладывая, начиная от первого центра, величину базиса фотографирования В х, равную 1340 м в масштабе карты. Далее, на рабочей карте аэрофотосъемки показывают площадь, покрываемую одним аэрофотоснимком. Для этого вычисляют длину стороны аэрофотоснимка на местности. Длина стороны формата кадра lх = 18 см, масштаб аэрофотоснимка 1:20 000. Длина стороны снимка на местности будет равна: lx m 18см 20000 3600 м Величину длины стороны аэрофотоснимка делят пополам, полученные 1800 м переводят в масштаб карты и от центра аэрофотоснимка (желательно расположенного в середине участка съемки) откладывают по оси маршрута в обе стороны это расстояние, а затем от этого же центра в обе стороны по направлению перпендикулярному оси маршрута. Через полученные концы отрезков строят квадрат аэрофотоснимка. Затем, такой же формат кадра строят от смежного центра на этой же оси маршрута. Построенные кадры аэрофотоснимков частично наложатся друг на друга – это и будет продольное перекрытие. Затем, строят кадр аэрофотоснимка от центра смежного маршрута и наложившиеся части кадров дадут поперечное перекрытие (рисунок 12). Продольное и поперечное перекрытия штрихуют и дают обозначения Р х и Ру и дают обозначения базисов фотографирования Вх и Ву. Центры аэрофотоснимков оформляют квадратиком размером 2×2 мм с точкой в центре квадрата. 33 1050м 2260 м Ву l’y Рх 1340 м 2260 м l’x Вх Ру Ву 1950 м Рисунок 12 – Нанесение положения осей маршрутов и центров аэрофотоснимков на рабочую карту. Построение выполнено в произвольном масштабе 34 Всѐ запроектированное на рабочей карте вычерчивают красной тушью, т.е. оси маршрутов, центры аэрофотоснимков, продольное и поперечное перекрытия. Рабочая карта аэрофотосъемки, подготовленная по выполненным расчетам, дана в приложении 2.4. По расчету плановой аэрофотосъемки участка местности должно быть сдано: 1. Пояснительная записка (с описанием методики расчета основных параметров аэрофотосъемки); 2. Картограмма объекта аэрофотосъемки; 3. Расчет основных параметров аэрофотосъемки; 4. Бланк технического проекта; 5. Рабочая карта аэрофотосъемки участка местности. Оформление работы должно быть выполнено в соответствии с методическими указаниями по оформлению текстовых и графических материалов для студентов факультета землеустройства и кадастра по специальностям 120301 – «Землеустройство» и 120303 – «Городской кадастр».Пермь: ПГСХА, 1996. 35 Приложение 3.2. Картограмма объекта аэрофотосъемки А а в В Б У-34-37 б г 36 Г Приложение 3.3. Бланк технического проекта Обозначения параметров Lx Ly 1/m fk lx*ly Pxнорм. W Aср.пл. hmax Hср. Hабс. Нa Px Py вx вy Bx By K n N l T τ L Ts S Sраб. Sуч. тип АФА Величина параметров 16,2 9,2 1:20 000 100 18×18 60 300 195 64 2000 2195 2115 63 37 67 113 1340 2260 6 16 96 19 6 1/208 122 25 12,96 3,03 149,0 АФА-ТЭ-100 АФА-41/10 37 Единицы измерений километры километры сантиметры миллиметры сантиметры проценты километры / час метры метры метры метры метры проценты проценты миллиметры миллиметры метры метры маршруты кадры кадры метры секунды секунды километры часы километры квадратные километры квадратные километры квадратные ----- Приложение 3.4. Рабочая карта плановой аэрофотосъемки участка местности У-34-37-В-а, У-34-37-В-б Масштаб аэрофотосъемки 1:20 000 1:100 000 Примечание: границы съемочного участка – цвет черный; оси маршрутов, центры аэрофотоснимков, кадры с перекрытиями – цвет красный. Образец рабочей карты аэрофотосъемки дан в произвольном масштабе. 38
