Способ определения элементов ориентирования фотоснимка местности Советский патент 1992 года по МПК G01C11/00 

Сущность изобретения заключается в том, что после предварительного определения элементов ориентирования по трем парам соответственных точек фотоснимка и топографической карты выбирают на кон- турной линии топографической карты дополнительную точку, измеряют ее координаты и по предварительно определенным элементам ориентирования находят ее положение на фотоснимке; в случае несовпадения точки с контурной линией ее переносят на точку соответствующей контурной линии фотоснимка, минимально отстоящую от определенного положения дополнительной точки, а затем измеряют координаты полученной и по координатам второй, третьей и четвертой пар точек уточняют значения элементов ориентирования; указанную последовательность операций осуществляют для каждой пары соответст- венных точек, выбранных на контурных линиях, до получения уточненных значений элементов ориентирования фотоснимка, при которых каждая из точек, выбранных на контурных линиях топографической карты совпадает с соответствующими линиями на фотоснимке или будет находиться в предела заданного допуска.

На фиг. 1 изображен фрагмент топографической карты; на фиг. 2 схематически представлен фотоснимок местности.

На фрагменте топографической карты (фиг. 1) утолщенными линиями 1 показаны ее контурные линии, а тонкими линиями 2 - ее горизонтали. Кружками 3 выделены точки топографической карты, по координатам которых предварительно определяют элементы ориентирования фотоснимка, двойным кружком 4 обозначена дополнительная точка на контурной линии, не имеющей харак- терных точек. Штриховой линией выделен участок местности, отображенный на фотоснимке.

На схематически изображенном фотоснимке (фиг. 2) треугольниками 6 обозначе- ны три точки контурных линий, соответствующие трем точкам топографической карты, точкой 7 обозначено положение дополнительной чегьерюи точки (представлена на фиг. 1 двойным кружком), опреде- ленное по предварительно найденным элементам ориентирования фотоснимка. Квадратом 8 обозначена точка контурной линии фотоснимка, находящаяся на минимальном удалении от точки 7. При определении элементов ориентирования фотоснимка, на котором не опознано ни одной точки, но фотоснимок привязан к топографической карте по сохранившимся на местности контурным линиям (фиг. 1),

выбирают на этих контурных линиях топографической карты первоначально три точки 3. Эти точки выбирают так, чтобы они не лежали на одной прямой. По положению этих точек на топографической карте определяют их координаты.

На фотоснимке (фиг. 2) выбирают три точки 6 на контурных линиях соответствующих контурным линиям топографической карты.

Измеряют координаты этих точек фотоснимка, например на монокомпараторе.

По полученным координатам трех пар точек определяют приближенные элементы ориентирования фотоснимка местности посредством решения системы линейных уравнений поправок (1):

ai д xs + bi д ys + ci д 2S + di д а + ei д ш + fi дк + xPi - xi vi

a i д xs + b i д ys + ci (5 2S + di д а + et a) + fi д к + ypj-yi vo1,

где д xs - 6 у - поправки к приближенным значениям элементов ориентирования;

i - порядковый номер точки;

Xj, yi - измеренные координаты точек фотоснимка;

xpi Ypi вычисленные координаты точек фотоснимка;

ai,...,fj - частные производные по соответствующим элементам ориентирования фотоснимка, вычисленные по формулам (2).

ai (ai + аз (xi-x0))/2f

bi (bi + b3(xrx0))/r,

Ci (C1 + C3 (Xi-Xo))/Z,

di (ci(xi-xs) - ai (ZrZs))// + (C2 (xi-xs) - аз (2i-Zs))(xi-x0)/Z,

ei -f0siriA: +(xrx0Xtg y+(yrys)/(Zicos w)), fi y-yo,

ai (a2 + аз (yi - yo))/Z ,

(2)

bi b2 + b3(yi-yo))/Z

CI (C2 + C3 (yi - Уо))/2,

di (C2 (xi - xs) - аз (Zi-Zs))/Z + (сз (xi-xs) - -a3(Z|-Zs)Xyi-yo)/Z,

el f0 cos к + (yryoXtg ш + (yi-ys)/(Zi cos ш

fli-Чх-Хо),

Z аз(х|-х8) + Ьз (yi-ys) + сз (ZrZs), (3) где xi,yi,Zi - координаты точек топографической карты;

а1,...сз - направляющие косинусы угловых элементов ориентирования фотоснимка;

fo - фокусное расстояние фотоснимка;

ХО.УО - координаты главной точки фотоснимка.

После того, как абсолютные величины всех поправок будут лежать в пределах заданных допусков, выбирают на топографической карте еще дополнительную точку, лежащую на контурной линии, сохранившейся на местности. Эту точку выбирают так, чтобы четырехугольник, вершинами которого служат точки топографической карты, не был слишком вытянут, а его размеры по возможности были максимальными.

Далее выполняют по координатам дополнительной точки 4 топографической карты и предварительно определенным элементам ориентирования фотоснимка местности прямую фотограмметрическую засечку положения соответствующей вспомогательной точки на фотоснимке.

Эту операцию осуществляют в соответ- ствии с известными математическими зависимостями (4) 2 хь - х0 - fox

ai ( xi - xs) + bi (yi - ys ) + ci ( zi - Zs )

33 ( Xi-Xs ) + D3 ( У - ys ) + C3 ( Zi - Zs )

(4)

УЬ УО - fo 32 ( Xj - Xs ) + D2 ( VI Ув ) + C2 ( Zi - Zs )

a3(xrXs) + b3(y;-ys)+C3(Zi-Zs)

По координатам х, у на фотоснимке находят положение вспомогательной точки и, в случае ее несовпадения с контурной линией, переносят эту точку на точку контур- ной линии, минимально отстоящую от найденной по предварительным значениям элементов ориентирования фотоснимка.

В результате выполнения проведенных

ранее операций получается четвертая пара

соответствующих точек, по координатам которых и по координатам второй и третьей пар соответственных точек уточняются значения элементов ориентирования фотоснимка.

Указанную последовательность операций выполняют при определении элементов ориентирования с использованием всех пар точек топографической карты и фотоснимка пока каждая из точек, выбранных на контур- ных линиях топографической карты, не совпадет после выполнения прямой фотограмметрической засечки с соответствующими линиями фотоснимка или ее положение будет в пределах заданного допуска от контурной линии,

Окончательное значение элементов ориентирования находят при использовании всех пар опорных точек, расположенных как на соответствующих контурных линиях, так и на изображениях компактных объектов.

5

0

5

0

5

0

5

0

5 0

5

При избыточном количестве точек возможна отбраковка некоторых из них при использовании для решения систем линейных уравнений метода наименьших квадратов.

Применение способа повышает точность определения элементов ориентирования фотоснимка за счет использования дополнительных соответствующих точек топографической карты и фотоснимка.

Формула изобретения Способ определения элементов ориентирования фотоснимка местности, включающий выбор на фотоизображении и топографической карте трех пар соответствующих точек, измерение координат этих точек в системах координат топографической карты и фотоснимка, обработку результатов измерений, при которой вычисляют предварительные значения элементов ориентирования, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования за счет обеспечения возможности обработки фотоснимков с контурными линиями без характерных точек, по крайней мере первую пару соответствующих точек выбирают на контурной линии отображенной на топографической карте и фотоизображении, после вычисления предварительных значений элементов ориентирования фотоснимка местности выбирают на другой контурной линии топографической карты дополнительную точку и измеряют ее координаты в системе координат топографической карты, по предварительным значениям элементов ориентирования и измеренным координатам дополнительной точки определяют ее положение на фотоснимке в случае несовпадения точки с контурной линией, переносят ее на точку этой линии, минимально отстоящую от определенного положения дополни- тельной точки, и измеряют в системе координат фотоснимка координаты полученной после перенесении точки, по координатам второй, третьей, а также полученной четвертой пар соответствующих точек вычисляют уточненные значения элементов ориентирования и указанную последовательность операций осуществляют для каждой пары соответствующих точек, выбранных на контурных линиях, до получения уточненных значений элементов ориентирования фотоснимка, при которых каждая из точек выбранных на контурных линиях топографической карты совпадет с соответствующими линиями на фотоснимке.

Использование: в фотограмметрии, при обновлении топографических карт. Сущность изобретения: выбирают на фотоснимке и топокарте три пары соответствующих точек, причем по крайней мере первую пару выбирают на контурной линии, отображенной на топокарте и фотоснимке. Измеряют координаты этих точек в системах координат топокарты и фотоснимка. Обрабатывают результаты измерений посредством вычисления предварительных значений элементов ориентирования. Выбирают на анаИзобретение относится к области фотограмметрии и может быть использовано при обновлении топографических карт. Известен способ определения элементов ориентирования фотоснимка местности по вертикальным и горизонтальным линиям объектов местности 1. Применение данного способа ограничено случаем определения элементов ориентирования фотоснимка искусственного объекта, например архитектурного. Указанного недостатка лишен способ определения элементов ориентирования фотоснимка по опознанным опорным точлогичной контурной линии топокарты дополнительную точку и измеряют ее координаты. По предварительным значениям элементов ориентирования и измеренным координатам дополнительной точки определяют ее положение на фотоснимке. В случае несовпадения точки с контурной линией,переносят ее на точку этой линии, минимально отстоящую от определенного положения дополнительной точки. Измеряют координаты полученной после перенесения точки в системе координат фотоснимка. По координатам второй, третьей и полученной четвертой пар соответствующих точек вычисляют уточненные значения элементов ориентирования. Указанную последовательность операций осуществляют для каждой пары соответствующих точек, выбранных на контурных линиях, до получения уточненных значений элементов ориентирования фотоснимка, при которых каждая из точек, выбранных на контурных линиях топокарты, совпадает с соответствующими линиями на фотоснимке. 2 ил. кам на характерных деталях фотоизображения 2. Однако при отсутствии достаточного количества характерных деталей на фотоизображении, задача определения элементов ориентирования значительно осложняется, а во многих случаях вообще не решается или решается с низкой точностью. Цель изобретения - расширение области использования способа за счет обеспечения возможности обработки фотоснимков с контурными линиями без характерных точек. сл с V4 XI О XI fcb

&