Технология организации работ по созданию топографической карты масштаба 1:10 000 на объект «Калининский район»
Московский государственный Университет Геодезии и Картографии.
МИИГАИК
Курсовой проект
«Технология организации работ по созданию топографической карты масштаба 1:10 000 на объект «Калининский район».
Часть 1.
Аэрофотосъемочные работы.
Кафедра АКС Студентка ФПКиФ III-6
Гунченко О.В.
Москва, 2010 г.
Содержание.
- Введение.
- Характеристика объекта съемки.
2.1 Исходные данные.
2.2 Административно-экономическая характеристика района.
2.3 Физико-географическая характеристика района.
- Проектирование аэрофотосъемочных работ.
3.1 Расчет функции передачи модуляции (ФПМ).
3.2 Экспонометрический расчет по срокам съемки.
3.3 Разбивка объекта на съемочные участки.
3.4 Расчет аэрофотосъемочных параметров.
3.5 Расчет производительности работ.
- Результаты расчетов по участкам и объекту.
I. Введение.
Данная работа является заключительной работой по курсу аэрокосмических съемок и представляет собой комплекс вопросов по проектированию съемки с целью создания карты. Задачей данного проекта является практическое применение полученных навыков и знаний на протяжении изучения курса аэрокосмических съемок.
В представленном проекте
описано техническое
В работе рассчитана функция передачи модуляции (ФПМ), которая прогнозирует количество потерь сигнала, и пограничная характеристика пленки, приведены графики ФПМ, произведен экспонометрический расчет на сентябрь (1.09, 10.09, 20.09, 30.09) на время 10,12,14,16,18 и 20 часов, а также приведены графики выдержек и световой энергии. Также была произведена разбивка объекта на участки – трапеции масштаба 1:25 000 – и расчет аэрофотосъемочных параметров и производительности работ как для участков, так и для всего объекта. Приводится теория по расчету вышеперечисленных пунктов, административно – экономическая и физико – географическая характеристики района.
II.Характеристика объекта съемки
2.1. Исходные данные.
-Масштаб карты
-Сечение рельефа
-Масштаб съемочной трапеции
-Масштаб создаваемой карты
-Масштаб фотографирования
-Фокусное расстояние аэрофотосъёмки
-Высота фотографирования H=f*
-Средняя точка съёмки:
-долгота
-широта
-Размер кадра
-Путевая скорость
-Тип самолёта
-Запас авиагорючего
-Расход горючего
-Навигационный запас горючего
-Расход:
Проявитель, л/м2 |
Фиксаж, л/м2 | |
|
Пленка |
0,75 |
0,90 |
Фотобумага |
0,65 |
0,50 |
-Количество
листов печатей
-Процент брака на печать снимков:
Накидной монтаж 5%
Фотограмметрия 10%
Фотосхема 15%
-Количество сдаваемых
-Относительное отверстие
-Длина волны λ=0,557 мкм
-Выдержка
-Коэффициент яркости объекта r
-Коэффициент яркости фона rф=
-Коэффициент яркости дымки χ=
-Разрешение пленки Rпл=150 мм-1
-Светочувствительность пленки
-Кратность светофильтра q=1,8
-Коэфициент пропускания
-Коэффициент виньетирования
Номенклатура трапеций масштаба 1:25 000 объекта съемки.
Имеется исходная карта масштаба 1:500 000 с номенлатурой М-44-А, на которой нам задан объект съемки. Карта этого масштаба получена из карты М-44 масштаба 1:1 000 000. Находим листы карт масштаба 1:100 000, соответствующих объекту съемки.
М-38
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
31 |
32 |
33 |
34 |
35 |
36 |
37 |
38 |
39 |
40 |
41 |
42 |
43 |
44 |
45 |
46 |
47 |
48 |
49 |
50 |
51 |
52 |
53 |
54 |
55 |
56 |
57 |
58 |
59 |
60 |
61 |
62 |
63 |
64 |
65 |
66 |
67 |
68 |
69 |
70 |
71 |
72 |
73 |
74 |
75 |
76 |
77 |
78 |
79 |
80 |
81 |
82 |
83 |
84 |
85 |
86 |
87 |
88 |
89 |
90 |
91 |
92 |
93 |
94 |
95 |
96 |
97 |
98 |
99 |
100 |
101 |
102 |
103 |
104 |
105 |
106 |
107 |
108 |
109 |
110 |
111 |
112 |
113 |
114 |
115 |
116 |
117 |
118 |
119 |
120 |
121 |
122 |
123 |
124 |
125 |
126 |
127 |
128 |
129 |
130 |
131 |
132 |
133 |
134 |
135 |
136 |
137 |
138 |
139 |
140 |
141 |
142 |
143 |
144 |
Из 1 листа карты масштаба 1:100 000 получаем 4 карты масштаба 1:50 000.
М-44-4
А |
Б |
В |
Г |
Из 1 листа карты масштаба 1:50 000 получаем 4 карты искомого масштаба 1:25 000.
М-44-4-А
а |
б |
в |
г |
Получили трапецию масштаба 1:25 000 с номенклатурой М-44-4-А-а
№ |
Номенклатура |
hmax(м) |
hmin(м) |
hсред(м) |
1 |
М-44-4-А-а |
200 |
150 |
175 |
2 |
А-б |
225 |
150 |
187,5 |
3 |
М-38-5-А-в |
205 |
170 |
187,5 |
4 |
М-38-5-А-г |
200 |
170 |
185 |
5 |
М-38-5-Б-а |
230 |
190 |
210 |
6 |
М-38-5-Б-б |
225 |
190 |
207,5 |
7 |
М-38-5-Б-в |
200 |
166 |
183 |
8 |
М-38-5-Б-г |
190 |
170 |
180 |
9 |
М-38-5-В-а |
168 |
162 |
165 |
10 |
М-38-5-В-б |
165 |
162 |
163,5 |
11 |
М-38-5-В-в |
168 |
162 |
165 |
12 |
М-38-5-В-г |
165 |
162 |
163,5 |
13 |
М-38-5-Г-а |
165 |
162 |
163,5 |
14 |
М-38-5-Г-б |
175 |
165 |
170 |
15 |
М-38-5-Г-в |
164 |
162 |
163 |
16 |
М-38-5-Г-д |
165 |
162 |
163,5 |
17 |
М-44-5-А-а |
207 |
195 |
201 |
18 |
М-38-6-А-б |
206 |
195 |
200,5 |
19 |
М-38-6-А-в |
195 |
170 |
182,5 |
20 |
М-38-6-А-г |
195 |
170 |
182,5 |
21 |
М-38-6-Б-а |
200 |
195 |
197,5 |
22 |
М-38-6-Б-б |
205 |
200 |
202,5 |
23 |
М-38-6-Б-в |
195 |
190 |
192,5 |
24 |
М-38-6-Б-г |
204 |
199 |
201,5 |
25 |
М-38-6-В-а |
191 |
175 |
183 |
26 |
М-38-6-В-б |
198 |
170 |
183 |
27 |
М-38-6-В-в |
175 |
162 |
168,5 |
28 |
М-38-6-В-г |
176 |
168 |
172 |
29 |
М-38-6-Г-а |
200 |
190 |
195 |
30 |
М-38-6-Г-б |
200 |
182 |
191 |
31 |
М-38-6-Г-в |
178 |
175 |
176,5 |
32 |
М-38-6-Г-г |
178 |
175 |
176,5 |
33 |
М-44-16-А-а |
163 |
160 |
161,5 |
34 |
М-38-17-А-б |
162 |
160 |
161 |
35 |
М-38-17-А-в |
167 |
160 |
163,5 |
36 |
М-38-17-А-г |
167 |
160 |
163,5 |
37 |
М-38-17-Б-а |
162 |
160 |
161 |
38 |
М-38-17-Б-б |
162 |
160 |
161 |
39 |
М-38-17-Б-в |
180 |
174 |
177 |
40 |
М-38-17-Б-г |
180 |
174 |
177 |
41 |
М-38-17-В-а |
181 |
165 |
173 |
42 |
М-38-17-В-б |
182 |
170 |
178,5 |
43 |
М-38-17-В-в |
195 |
175 |
185 |
44 |
М-38-17-В-г |
195 |
175 |
185 |
45 |
М-38-17-Г-а |
196 |
175 |
185,5 |
46 |
М-38-17-Г-б |
195 |
176 |
185,5 |
47 |
М-38-17-Г-в |
195 |
175 |
185 |
48 |
М-38-17-Г-г |
202 |
175 |
189 |
49 |
М-44-17-А-а |
175 |
162 |
168,5 |
50 |
М-38-18-А-б |
174 |
165 |
169,5 |
51 |
М-38-18-А-в |
184 |
175 |
|
52 |
М-38-18-А-г |
209 |
189 |
199 |
53 |
М-38-18-Б-а |
190 |
174 |
182 |
54 |
М-38-18-Б-б |
200 |
190 |
195 |
55 |
М-38-18-Б-в |
200 |
180 |
190 |
56 |
М-38-18-Б-г |
200 |
190 |
195 |
57 |
М-38-18-В-а |
195 |
176 |
185,5 |
58 |
М-38-18-В-б |
200 |
195 |
197,5 |
59 |
М-38-18-В-в |
200 |
180 |
190 |
60 |
М-38-18-В-г |
205 |
180 |
192,5 |
61 |
М-38-18-Г-а |
200 |
195 |
197,5 |
62 |
М-38-18-Г-б |
205 |
195 |
200 |
63 |
М-38-18-Г-в |
200 |
195 |
197,5 |
64 |
М-38-18-Г-г |
205 |
195 |
200 |
65 |
М-44-18-А-а |
230 |
200 |
215 |
66 |
М-38-29-А-б |
220 |
210 |
215 |
67 |
М-38-29-А-в |
210 |
200 |
205 |
68 |
М-38-29-А-г |
250 |
210 |
230 |
69 |
М-38-29-Б-а |
270 |
210 |
240 |
70 |
М-38-29-Б-б |
295 |
270 |
282,5 |
71 |
М-38-29-Б-в |
270 |
250 |
260 |
72 |
М-38-29-Б-г |
276 |
250 |
263 |
73 |
М-38-29-В-а |
210 |
200 |
205 |
74 |
М-38-29-В-б |
250 |
210 |
230 |
75 |
М-38-29-В-в |
225 |
220 |
222,5 |
76 |
М-38-29-В-г |
230 |
225 |
227,5 |
77 |
М-38-29-Г-а |
250 |
225 |
237 |
78 |
М-38-29-Г-б |
245 |
218 |
231,5 |
79 |
М-38-29-Г-в |
225 |
220 |
222,5 |
80 |
М-38-29-Г-г |
225 |
220 |
222,5 |
2.2. Административно-экономическая характеристика района.
Район съемки расположен на территории Саратовской области, в Калининском районе с одноименным центром в 121 км от Саратова – городом Калининском (население 20 тыс. человек). Население всего района 41,1 тыс. человек. Другой крупный населенный пункт на территории снимаемого объекта – поселок городского типа Лысые Горы(население 7 тыс. человек). На территории большое количество слабозаселенных деревень и поселков.
Основная специализация района – пищевая и химическая промышленность (Калининск). На территории занимаются сельскохозяйственной деятельностью: выращиванием зерновых культур (пшеница, рожь, просо), мясомолочным животноводством (крупный рогатый скот) и птицеводством. Как следствие, окружающие территории – обрабатываемые. Основные предприятия на территории района: молочно-консервный комбинат, птицекомбинат, заводы: пивоваренный, авторемонтный, резиновых изделий, кирпичный. Большинство из них находится в Калининске. В поселке городского типа Лысые горы расположены заводы: молочный, консервный, бетонный, кирпичный; инкубаторная станция, птицефабрика. Имеются полезные ископаемые: месторождения нефти и газа, добываются глины, щебень и глауконитовый песок.
В районе работают спортивная, художественная
и 4 музыкальные школы. Имеются 8 народных
коллективов художественного
Через Калиниск (конечная станция) и Лысые Горы проходит железная дорога, соединяющая вышеперечисленные нас. пункты с Саратовым. Дорога одноколейная. Мимо Калиниска проходит трасса на Воронеж. Обширная сеть автомобильных и грунтовых дорог, соединяющих населенные пункты, по всей территории съемки.
2.2. Физико-географическая характеристика района.
Территория расположена на правобережье Волги, в северной части Нижнего Поволжья на западных отрогах Приволжской возвышенности на средней широте φ=51о30’ и долготе λ=44о30’. Район расположен в степной зоне в бассейне р.Медведица, с мягкими природными чертами. Преобладают равнины, перепады высот 100-300 м над уровенной поверхностью. Почва на территории района – чернозем обыкновенный, благоприятный для выращивания культур.
По территории района
Климат в области умеренно континентальный: продолжительное сухое жаркое лето. Зима морозная, среднее количество дней с осадками — 12—15 в месяц, с туманами в среднем 4—10 дней в месяц, метелями в среднем 4—10 дней в месяц. Весна короткая. В марте возможны метели, заносы на дорогах, в среднем 5—7 дней. Дней с туманами в марте в среднем 5—9. Весной, обычно с последней декады марта по третью декаду апреля, на дорогах с твёрдым покрытием вводится ограничение на движение большегрузного автотранспорта, начало которого приурочено к переходу среднесуточной температуры через 0. Осень не отличается из года в год постоянством погоды. Устойчивый снежный покров образуется в северных районах к 25 ноября, а в центральных и южных — с 29 ноября по 8 декабря. Весна начинается в последней декаде марта. Лето длится 4,5 месяца и делится на три периода: «предлетье», «разгар» и «спад» лета. Осень начинается в середине сентября и продолжается до начала ноября. Зима начинается в первую декаду ноября.
Почти все земли, пригодные для
земледелия, распаханы и засеяны
зерновыми, кормовыми и техническими
культурами. Большое значение для
засушливого климата имеет
Из полезных ископаемых в области
разведано более 40 малых нефтяных
и газовых (значительны Степновское
и Урицкое) месторождений, при неизученности
основной части перспективных районов.
Разведано множество
III. Проектирование аэрофотосъемочных работ.
3.1. Расчет функции передачи модуляции (ФПМ).
При выполнении аэрофотосъемочных работ и использовании материалов аэросъёмки для решения широкого круга задач чрезвычайно важное значение приобретает способность аэросъёмочной системы воспроизводить с определённым контрастом мелкие детали ландшафта. Количественно эту способность можно оценить с помощью минимального размера объекта на местности Lм (мм), который может быть зафиксирован на снимке с помощью данной аэросъёмочной системы:
Lм=
Нф - высота фотографирования (м);
Rм- разрешающая способность аэросъёмочной системы (мм-1);
f-фокусное расстояние
Чем меньше значение L тем выше качество изображения. Из выражения видно, что при постоянном отношении H/f разрешение на местности растёт с увеличением Rм Следовательно, для оценки изобразительного качества аэрофотосъёмочной системы достаточно оценить её разрешающую способность, которая зависит от целого ряда факторов, таких как яркостные характеристики снимаемых объектов, характеристики атмосферы, условия визирования, характеристики оптической системы и фотоплёнки. Таким образом, аэрофотосъёмочную систему можно рассматривать как совокупность отдельных элементов (атмосфера, сдвиг изображения, оптическая система, фотоплёнка), каждый из которых, обладая ограниченными возможностями по передачи мелких деталей, снижает разрешающую способность системы в целом.
По определению, разрешающая способность
- это способность системы
ФПМ аэрофотосъёмочной системы, звеньями которой являются атмосфера, сдвиг изображения и оптическая система АФА, описывается выражением:
T(N)c=T(N)o.T(N)w.T(N)A.T(N)пл
T(N)o - ФПМ объектива;
T(N)w - ФПМ сдвига изображения при съёмке;
T(N)A - ФПМ атмосферы;
T(N)пл – ФПМ фотоплёнки.
ФПМ объектива T(N)o характеризует собой падение контраста оптического изображения К’(N) по сравнению с контрастом объекта при увеличении пространственной частоты N.
K’(N) и Kt(N) – соответственно значения контрастов оптического изображения и объекта при частоте N.
ФПМ аэрофотосъёмочных объективов определяют ещё па стадии их проектирования, однако наиболее объективные данные о передаточных свойствах реального объектива получают в результате непосредственных измерений ФПМ на электронно-оптической скамье. В результате исследования большого числа объективов была получена эмпирическая формула, позволяющая, не прибегая к эксперименту, определить ФПМ в зависимости от параметров объектива:
T(N)o=(1-
no-знаменатель относительного отверстия объектива=6,7;
λ-длина волны = 0,557 мкм;
N-пространственная частота;
k-постоянный коэффициент=0,0035;
β-половина угла поля зрения, ;
f-фокусное расстояние объектива=75 мм.
При выполнении аэрофотосъёмки вследствие
линейных и угловых перемещений
АФА возникает сдвиг
Для оценки влияния сдвига изображения на ФПМ фотографической системы используется следующая формула:
Где η-КПД затвора.
В нашем случае принимаем, что КПД затвора>0.75, тогда правым сомножителем можно пренебречь. Формула примет вид:
T(N)w=
W- путевая скорость самолета (км/с);
tв = выдержка (с);
- сдвиг изображения (мм),
N - пространственная частота (мм1),
Н — высота фотографирования (км).
ФПМ атмосферы описывает
Tатм=
ro=0.25 коэффициент яркости объекта
rф=0.13 коэффициент яркости фона
=0.05 коэффициент яркости дымки
Зная контраст объекта, ФПМ аэросъёмочной
системы, можно найти контраст оптического
изображения в фокальной
Kt=
K’(N)t=T(N)’.Kt, T(N)’= T(N)o.T(N)w.T(N)A
Кt – контраст местности; и - интегральные коэффициенты яркости объекта и фона соответственно; К’(N)t - контраст оптического изображения.
Вместо ФПМ пленки T(N)пл для определения общей ФПМ определяют ФПМ порогового контраста пленки K(N)пл. ФПМ порогового контраста пленки это зависимость минимального контраста тест-объекта, необходимого для получения визуально различимого фотографического изображения, от пространственной частоты. Вычисляется по формуле:
Kп(N)=
где N- пространственная частота (мм );
Rпл- разрешающая способность фотоплёнки (мм ) определена при контрасте изображения, равном 1.
δ=(520*140*1/300)/(3,6*1500)=
Таблица вычислений функций передачи модуляции для N=0,5,10…50 мм-1:
N |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
T(N)o |
1 |
0,853 |
0,727 |
0,620 |
0,528 |
0,449 |
0,382 |
0,325 |
0,276 |
0,234 |
0,198 |
T(N)w |
1 |
0,976 |
0,907 |
0,799 |
0,66 |
0,502 |
0,338 |
0,179 |
0,038 |
- |
- |
T(N)a |
0,792 |
0,792 |
0,792 |
0,792 |
0,792 |
0,792 |
0,792 |
0,792 |
0,792 |
0,792 |
0,792 |
T(N)' |
0,792 |
0,659 |
0,522 |
0,392 |
0,276 |
0,179 |
0,102 |
0,046 |
0,008 |
- |
- |
K'(N)t |
0,198 |
0,165 |
0,131 |
0,098 |
0,069 |
0,045 |
0,026 |
0,012 |
0,002 |
- |
- |
K(N)пл |
0 |
0,017 |
0,034 |
0,053 |
0,071 |
0,091 |
0,111 |
0,132 |
0,154 |
0,176 |
0,200 |
Разрешение на местности:
Rmax=20 мм-1, определено по последующему графику.
L=1500м/(2*20мм-1*0,075м)=500 мм.
График зависимости функции передачи модуляции от пространственной частоты N
3.2. Экспонометрический расчет по срокам съемки.
Дана задача на вычисление выдержки для сентября для чисел 1.09, 10.09, 20.09, 30.09 на часы 8h, 10h, 12h, 14h, 16h, 18h и 20h.
tэ =
Суммарная освещенность E определяется по формуле: E =Ep+Eп,
где Ep – рефлексная освещенность, вычисляется по формуле Ep=16300. .
Прямая солнечная освещенность, создаваемая на каком –либо участке, рассчитывается по формуле Eп = 135000.sinho.10
135000лк – так называемая солнечная постоянная или освещенность на границе атмосферы.
ho – высота стояния солнца
ho=90-zo
m=seczo=cosecho
coszo =sinho= sin
где - широта места; =51030’
to – часовой угол солнца
to=So+TH-d-n+ -
0 - склонение солнца , выбираемое по дате съёмки
So h– звездное время на полночь
- долгота места =44о30’
n- часовой пояс, в котором производится съёмка
- прямое расстояние солнца
Таблица расчетов выдержек:
Чис-ло |
Tмh |
αoh |
δoo |
Soh |
hoо |
mа |
En,лк |
Ep,лк |
EΣ,лк |
t,с |
1.09 |
10 |
10h 41’ |
8o 18’ |
22h 41’ |
32,2 |
1,9 |
46723,86 |
11901,03 |
58624,89 |
1/213 |
12 |
44,6 |
1,4 |
68275,35 |
13657,54 |
81932,89 |
1/298 | ||||
14 |
45,5 |
1,4 |
69713,43 |
13765,36 |
83478,79 |
1/304 | ||||
16 |
34,3 |
1,8 |
50553,13 |
12235,69 |
62788,82 |
1/229 | ||||
18 |
17,0 |
3,4 |
18034,3 |
8824,21 |
26858,56 |
1/98 | ||||
20 |
-1,5 |
-39,1 |
-2,8*10-7 |
- |
- |
- | ||||
10.09 |
10 |
11h 14’ |
4o 57’ |
23h 17’ |
29,8 |
2 |
42141,98 |
11484,27 |
53626,25 |
1/195 |
12 |
41,5 |
1,5 |
63236,64 |
13271,69 |
76508,32 |
1/278 | ||||
14 |
42,1 |
1,5 |
64137,12 |
13341,61 |
77478,72 |
1/282 | ||||
16 |
31,0 |
1,9 |
44526,31 |
11703,51 |
56229,82 |
1/205 | ||||
18 |
14,0 |
4,1 |
12522,24 |
8003,22 |
20525,47 |
1/75 | ||||
20 |
-4,6 |
-12,5 |
-192585 |
- |
- |
- | ||||
20.09 |
10 |
11h 50’ |
1o 07’ |
23h 56’ |
26,8 |
2,2 |
36590,61 |
10951,43 |
47542,04 |
1/173 |
12 |
37,9 |
1,6 |
57086,27 |
12781,97 |
69868,24 |
1/254 | ||||
14 |
38,2 |
1,6 |
57445,09 |
12811,15 |
70256,26 |
1/256 | ||||
16 |
27,3 |
2,2 |
37532,19 |
11044,21 |
48576,40 |
1/177 | ||||
18 |
10,5 |
5,5 |
6889,5 |
6944,05 |
13833,55 |
1/50 | ||||
20 |
-8,1 |
-7,1 |
-97590,7 |
- |
- |
- | ||||
30.09 |
10 |
12h 26’ |
-2o 47’ |
00h 36’ |
23,9 |
2,5 |
31028,74 |
10380,03 |
41408,76 |
1/151 |
12 |
34,3 |
1,8 |
50620,8 |
12241,50 |
62862,30 |
1/229 | ||||
14 |
34,1 |
1,8 |
50265,91 |
12210,98 |
62476,89 |
1/227 | ||||
16 |
23,4 |
2,5 |
30110,05 |
10281,35 |
40391,40 |
1/147 | ||||
18 |
6,8 |
8,5 |
2247,806 |
5592,69 |
7840,50 |
1/29 | ||||
20 |
-11,8 |
-4,9 |
-85138,7 |
- |
- |
- |