МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«КРЫМСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени В. И. Вернадского»

(ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского»)

АКАДЕМИЯ БИОРЕСУРСОВ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ
ФАКУЛЬТЕТ ЗЕМЛЕУСТРОЙСТВА И ГЕОДЕЗИИ

Кафедра геодезии и геоинформатики

Свистун Артем Олегович

Особенности цифрового трансформирования и составление фотопланов
Курсовой проект

Обучающегося 3 курса

Направления подготовки 21.03.03 «Геодезия и дистанционное зондирование»


Форма обучения очная


Руководитель

должность, учёная степень, звание ст. пр. В. А. Нечаев
Симферополь, 2019
Содержание

1.1. Назначение и области применения цифрового трансформирования снимков	3
1.2. Методы создания цифровых трансформированных изображений местности (объекта).	4
2.Дешефрирование аэрофотоснимка	13
2.1. Лист карты номенклатуры L-36-119-a	14
2.2.Аэрофотоснимок населенного пункта Наниково	15
2.3.Дешифрирование аэрофотоснимка населенного пункта Наниково	16
Заключение	17
Список литературы	18

Цифровое трансформирование снимков
1.1. Назначение и области применения цифрового трансформирования снимков

Трансформированием снимков в фотограмметрии называют процесс преобразования исходного снимка объекта в изображение объекта в заданной проекции.

При цифровом трансформировании исходный

---

снимок представляет собой цифровое изображение, получаемое или непосредственно цифровой съемочной системой или путем преобразования аналогового снимка в цифровую форму на сканере.

Основными областями применения цифрового трансформирования являются топография и картография.

При создании и обновлении карт различного назначения по аэрокосмическим снимкам создаются трансформированные изображения местности в проекции карты. Эти изображения могут быть созданы по одиночным снимкам или по нескольким перекрывающимся снимкам. Цифровое трансформирование выполняется с точностью, соответствующей точности, предъявляемой действующими нормативными документами к точности карт соответствующего масштаба.

Цифровые трансформированные изображения используют для создания контурной части карт, путем векторизации цифровых изображений в среде CAD или ГИС, а также как самостоятельные картографические документы. В частном случае, если при трансформировании снимков не учитывается влияние кривизны Земли и проекции карты на положение контуров, трансформированное изображение представляет собой ортогональную проекцию местности на горизонтальную плоскость. Такой вид трансформирования называется ортофототрансформированием.

Помимо топографии и картографии, цифровое трансформирование используется для создания по исходным снимкам перспективных изображений местности из заданных точек пространства. Такие изображения используют в военной области, например, в летных тренажерах и в архитектуре - при проектировании различных сооружений.

Цифровое трансформирование применяют также для преобразования стереопар исходных снимков в стереопару снимков идеального случая съемки в системе координат фотограмметрической модели. Такое преобразование выполняется в цифровых стереофотограмметрических системах.

В настоящей главе рассматриваются теоретические основы цифрового фототрансформирования снимков, в частности, методы наблюдения и измерения цифровых снимков и методы создания цифровых трансформированных снимков и фотопланов.

1.2. Методы создания цифровых трансформированных изображений местности (объекта).

Рассмотрим процесс цифрового трансформирования исходного снимка на примере его преобразования в цифровое трансформированное изображение, представляющее собой ортогональную проекцию местности на горизонтальную плоскость (ортофотоснимок).

---

Принципиальная схема этого процесса представлена на рис.1.1.

В результате цифрового трансформирования исходный снимок преобразуется в цифровое изображение местности, представляющее собой ортогональную проекцию местности на горизонтальную плоскость.

Принципиальная схема цифрового трансформирования снимков.



Рис.1.1

Исходными материалами при цифровом трансформировании снимков служат:

• 
  цифровое изображение исходного фотоснимка;
  
• 
  цифровая модель рельефа (ЦМР)
  
• 
  значение элементов внутреннего и внешнего ориентирования снимков;
  
• 
  значение параметров внутреннего ориентирования снимка в системе координат цифрового изображения.
  

В большинстве случаев при трансформировании снимков используется цифровая модель местности в виде матрицы высот, представляющей собой регулярную сетку квадратов на местности, стороны которых параллельны осям XиYсистемы координат объекта 0XYZ. Координаты и высоты узлов сетки квадратов определены в системе координат объекта.

Для формирования ЦМР в виде матрицы высот, в большинстве случаев, используют цифровые модели рельефа, созданные в результате стереофотограмметрической обработки снимков или по уже существующим топографическим картам.

Наиболее распространённым методом построения цифровых моделей рельефа местности является, в настоящее время, метод триангуляции Делоне, в котором рельеф местности представлен в виде пространственной сети треугольников, координаты и высоты вершин которых определены в системе координат объекта. Рельеф местности в пределах треугольника в этом виде ЦМР, аппроксимируется плоскостью, проведённой через его вершины.

При формировании ЦМР этим методом по высотным пикетам треугольники генерируются под условием, чтобы в окружность, проведенную через вершины треугольников, не должны попадать вершины других треугольников.

По цифровой модели рельефа в виде триангуляции Делоне можно сформировать ЦМР в виде матрицы высот.

р

---

ис.1.2

Для определения высоты узла i матрицы высот, по координатам x_i и y_i этого узла в системе координат объекта находят вершины треугольника триангуляции Делоне, в котором находится узел I (рис.1.2).

Значение высоты узла i определяют по формуле:

Z_i = A + BX_i + CY_i (_1.1)

Выражение (_2.1) представляет собой уравнение плоскости проведенной через вершины треугольника, внутри которого находится узел i.

Коэффициенты уравнения (_1.1) A, B и C получают в результате решения системы из трёх уравнений

A + BX + CY ─ Z = 0 ,

составленных по значениям координат X, Y и высот Z каждой из вершин треугольника.

Цифровое трансформирование снимка выполняется следующим образом.

Сначала формируется прямоугольная матрица цифрового трансформированного изображения, строки и столбцы которой параллельны осям XиYсистемы координат объекта, а координаты одного из углов матрицы заданы в этой же системе координат. Размер элементов (пикселей) матрицы обычно выбирают приблизительно равной величине×m, в которой:

-  - размер пикселя цифрового изображения исходного снимка;

- m - знаменатель среднего масштаба снимка.

Значения координат начала системы координат создаваемой матрицы, выбирают кратными величине элементов матрицы.

Для формирования цифрового трансформированного изображения, каждому элементу цифрового изображения a_ij необходимо присвоить оптическую плотность изображения соответствующего участка объекта на исходном цифровом снимке. Эта операция выполняется следующим образом. По значениям индексов i и j элементов матрицы a_ij определяются координаты X, Y центра соответствующего пикселя цифрового трансформированного изображения в системе координат объекта.

По координатам X_i, Y_i точки объекта, соответствующей центру пикселя, по цифровой модели рельефа определяется высота этой точки Z_i.

Определение значения Z_i по ЦМР в виде матрицы высот выполняется методом билинейного интерполирования (рис.1.3).



Рис.1.3

На рис.1.3  X = X_i - X₁, а Y= Y_i - Y₁, где X₁ и Y₁ - координаты узла 1 цифровой модели рельефа.

Высота точки Z_i вычисляется по формуле:

---

, (1.2)

в которой:

.

По координатам X_i, Y_i, Z_i и значениям элементов внутреннего и внешнего ориентирования снимка вычисляются координаты х,у соответствующей точки на исходном цифровом снимке в системе координат снимка Sхуz.

Вычисления производятся по формулам:

, (1.3)

в которых

.

По координатам х,у и значениям параметров внутреннего ориентирования цифрового изображения определяют координаты точки снимка в системе координат цифрового изображения о_сх_су_с.

В случае использования аффинных преобразований при выполнении внутреннего ориентирования, определение координат выполняется по формулам:



Затем по координатам х_С и у_С вычисляются пиксельные координаты точки

.

По значениям пиксельных координат x_p,y_pточки цифрового изображения снимка, которая является проекцией центра пикселя матрицы цифрового трансформированного изображения, находят ближайшие к этой точке четыре пикселя цифрового изображения снимка. А затем, методом билинейной интерполяции, изложенным в разделе 1.1, по формулам (1.7) определяют значение оптической плотностиD_iили цвета соответствующего пикселя матрицы цифрового трансформированного изображения. При этом значение величинх_p,y_p в формулах (1.7) определяют по формулам:

.

Таким же образом определяются оптические плотности или цвет всех остальных пикселей цифрового трансформированного изображения.

Помимо метода билинейной интерполяции для формирования цифрового трансформированного изображения применяют метод “ближайшего соседа”, в котором по пиксельным координатам x_p,y_pнаходят пиксель цифрового изображения снимка, на который проектируется точка

---

Смотрите также файлы

• Сценарий праздника День матери.docx

• Лабораторная работа по дисциплине Правоведение Группа Студент И. О. Фамилия Преподаватель Т. М. Рогова москва 2023 г.docx

• Самостоятельная работа 1 (реферат) для группы ээ1901 по предмету Управление нефтегазовыми ресурсами 02. 2023 год.pdf

• Понедельник 22 августа.docx

• Учебнометодическое пособие для изучения дисциплины физика часть 1 Физические основы механики. Электричество.doc