Цифровая Фотограмметрическая Система Дельта
Содержание
Введение…………………………………………………………
1. Цифровые фотограмметрические системы……………….…………………..7
1.1. Современные цифровые фотограмметрические системы и их основные характеристики …………………………………………………………..…….…7
1.2. Цифровая Фотограмметрическая
Система Photomod……………………………………………………….
1.3. Цифровая Фотограмметрическая
Система Талка…………………………………………….…………………
2. Цифровая Фотограмметрическая
Система Дельта………………………………………………………………
2.1 Описание ЦФС Дельта……………………………..……………………………
2.2 Аппаратное Обеспечение ЦФС
Дельта………………………………………..…………………
3.Общие правила описания
топографических объектов………………
4.Практическое применение
правил цифрового описания
Заключение……………………………………………………
Список использованной литературы…………………………………………...
ВВЕДЕНИЕ
Под цифровой фотограмметрической
системой понимается совокупность программных
и технических средств, связанных общей
функцией и обеспечивающих выполнение
комплекса технологических процессов
и операций, необходимых для получения
продукции аэрофототопографической съемки
в цифровом виде по цифровым изображениям.
В настоящее время имеется достаточно
большое количество ЦФС, из которых наибольшее
распространение в специализированных
предприятиях получили системы «PHOTOMOD»,
«ТАЛКА», «Дельта». Все они эксплуатируются
на производственных предприятиях, причем
по числу рабочих мест лидирует ЦФС PHOTOMOD
(765 лицензий в России, 1450 в мире).
Цифровая фотограмметрическая
станция (ЦФС) представляет собой набор
специальных программных и аппаратных
средств, предназначенных для фотограмметрической обрабо
На Украине разработана ЦФС Delta, известная также под названием ЦФС ЦНИИГАиК. Таким образом, тема об изучении ЦФС Дельта является актуальной.
Целью данной курсовой работы является рассмотрение ЦФС Delta.
Данная цель предполагает решение следующих задач:
- Рассмотреть современные цифровые фотограмметрические системы и их основные характеристики;
- Детальное рассмотрение
Цифровой Фотограмметрической
- Изучить аппаратное обеспечение ЦФС Дельта
1. ЦИФРОВЫЕ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
1.1 СОВРЕМЕННЫЕ ЦИФРОВЫЕ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ИХ ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Применение цифровых методов фотограмметрии в практике топографических, кадастровых и других съемок, как и картографического обеспечения геоинформационных и кадастровых систем, стало реальностью сегодняшнего дня. И нет никаких сомнений в том, что вытеснение классических аналоговых методов обработки материалов аэрофотосъемки - задача уже ближайшего будущего. Это обстоятельство и послужило основанием для того, чтобы в действующих инструкциях по фотограмметрическим работам были обозначены как основные задачи, решаемые цифровыми методами, так и критерии их эффективности.
Требования к цифровым фотограмметрическим системам (ЦФС) делятся на общие, технические и технологические.[4]
Общие требования к ЦФС включают такие условия, как строгость алгоритма, максимальная автоматизация процессов обработки, гарантированное решение задачи при наличии теоретической возможности, использование всей геометрической точности исходных изображений, насыщенность алгоритмов логическими операциями контроля полноты и корректности данных, авторская поддержка программных средств и др.
Технические требования определяют главные условия функционирования цифровых систем и в частности - возможность обработки черно-белых и цветных снимков в сжатых и несжатых форматах, отсутствие ограничений на объем памяти и быстродействие ПЭВМ, реализация оптических и электронных средств стереоизмерений и ряд других.
Технологические требования к цифровым системам определяют перечень функциональных возможностей систем, наличие которых обеспечивает их эффективную эксплуатацию, в частности:
- автоматическое распознавание и измерение изображений координатных меток и выполнение внутреннего ориентирования;
- автоматическое стереоотождествление и измерение идентичных опорных и фотограмметрических точек перекрывающихся снимков;
- внутреннее, взаимное и внешнее ориентирование снимков и моделей (маршрутов) по произвольному числу исходных точек (меток, крестов);
- автоматическое построение по стереопарам цифровых моделей рельефа;
- ортотрансформирование изображений с использованием информации о рельефе, представленной в виде горизонталей, высот отдельных точек (пикетов) в виде регулярной или нерегулярной ЦМР, формирование выходного ортоизображения с заданным геометрическим разрешением и автоматическое выравнивание яркостей элементов изображения;
- сбор цифровой информации об объектах местности в процессе стерео- и моно векторизации (по эпиполярным снимкам и ортоизображению соответственно) с использованием настраиваемого классификатора, ее редактирование с помощью автоматизированных процедур и представление результатов в распространенных форматах.[8]
В настоящее время имеется достаточно большое число цифровых фотограмметрических систем, из которых наибольшее распространение в специализированных предприятиях получили системы Photomod, Дельта, ТАЛКА и др. Рассмотрим технологические и эксплуатационные возможности некоторых из них.
1.2 ЦИФРОВАЯ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА PHOTOMOD
ЦФС Photomod разработана ОАО «Ракурс» в содружестве с ведущими специалистами России. Система создана в 1993 г. и ныне используется более чем в 40 странах мира, а также в ведущих учебных заведениях России и стран СНГ.
Photomod - полнофункциональная система с богатейшими возможностями и оригинальным графическим интерфейсом. Используемые системой математические модели позволяют обрабатывать не только наземные и воздушные снимки, полученные по законам центрального проектирования, но и сканерные, радиолокационные изображения, а также снимки, полученные неметрическими камерами.[10] Это одна из немногих фотограмметрических систем на рынке СНГ, позволяющая обрабатывать космические и иные цифровые сканерные изображения, полученные с помощью различных сенсоров.
К достоинствам системы относится замкнутый технологический цикл получения всех видов конечной продукции: ЦМР, ЗЭ-векторов, ортофотопланов и цифровых карт.
ЦФС Photomod имеет гибкую модульную структуру, обеспечивающую оптимальное соответствие конфигурации задачам пользователя, функционирует в локальной сети и может эксплуатироваться совместно с другими фотограмметрическими системами.
Широкое распространение и профессиональное признание системы обеспечили ее богатейшие технологические возможности, основные из которых сводятся к следующему:
- наличие настраиваемого классификатора картографических объектов;
- наличие эффективных средств калибровки планшетных полиграфических сканеров;
- наличие эффективных средств оцифровки в монокулярном и стереоскопическом режимах и редактирования полученной графической (векторной) информации;
- возможность формирования ЦМР на регулярной сетке (ОЕМ) с переменным разрешением и использования ее при ортотрансформировании;
- применение графических и статистических методов оценки достоверности данных и диагностики ошибок измерений;
Система постоянно совершенствуется (в год появляется 2-3 новых версии), пополняется новыми инструментальными средствами и технологическими возможностями.
1.3 ЦИФРОВАЯ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ТАЛКА
ЦФС ТАЛКА разработана ИПУ РАН под руководством доктора физико-математических наук Д. В. Тюкавкина. Она отвечает производственным требованиям, технологична и изначально хорошо приспособлена для работы с большими объемами данных. К особенности системы можно отнести:
- использование «сжатых» изображений, состоящих из точных фрагментов («фотоабрисов») с изображениями точек и пространств между ними с 10-кратным прореживанием;
- возможность обработки больших изображений объемом до 4 Гб;
- полную автоматизацию стереоизмерений, включая нанесение необходимых точек с использованием четырех режимов отождествления: «грубого» (аффинного), «стандартного» (с обычной корреляцией), «быстрого» (с малой областью поиска) и «надежного» (с поконтурной обработкой);
- построение маршрутных сетей по перекрывающимся триплетам, их объединение в блок в свободной системе координат с последующим уточнением, ориентирование блока маршрутов по опорным точкам и уравнивание связок проектирующих лучей;
- возможность выполнения значительного объема работ (до 95% от общего объема) в свободной системе координат;
- ортотрансформирование снимков по фрагментам (максимум 128x128), полученным делением рабочей площади на заданное число элементов в зависимости от уклона местности;
- возможность выполнения фотометрической коррекции изображения путем локального выравнивания яркостей между фрагментами, глобального выравнивания всего изображения и межпиксельного выравнивание яркости.[12].
Система считается надежной в эксплуатации, хорошо документирована и легко вписывается в производство.
2. ЦИФРОВАЯ ФОТОГРАММЕТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЕЛЬТА
2.1 ОПИСАНИЕ ЦФС ДЕЛЬТА
ЦФС Дельта разработана ЦНИИГАиК (Россия) совместно с ГНПП «Геосистема» (Украина) и распространяется на российском: рынке как ЦФС ЦНИИГАиК или ЦФС-Ц, а на Украине и в странах СНГ - как ЦФС «Дельта».
Она представляет собой инструментально-программный комплекс, включающий персональный компьютер 2, стереоприставку 1 и специальный стол, аналогичный используемому в АФП «Стереоанаграф» на рисунках 2.1,2.2 . Стол снабжен штурвалами для наведения измерительной марки на наблюдаемую точку в плане 5, по высоте 4 и блок педалей 3 для регистрации результатов измерений; при его отсутствии для наведения марки на точки снимков используется клавиатура компьютера или манипулятор «мышь»[11].
Рисунок 2.1 - ЦФС Дельта
Рисунок 2.2 - ЦФС Дельта
В состав ЦФС входят восемь программных модулей таблица 2.1.
Таблица 2.1 - Программные модули ЦФС
№ п/п |
Название |
Основные функции программного модуля |
1 |
2 |
3 |
1. |
Models |
Управление работой системы, ввод данных об АФА, точках опоры и СР5 измерениях, измерение снимков, обработка космических снимков, построение одиночной модели |
2. |
TrianPr |
Формирование блока и ввод общей информации о нем. |
3. |
Triada |
Измерeние снимков в ручном или автоматическом режиме, контроль по результатам построения пары смежных моделей |
4. |
Ged |
Построение ЦМР, ортоизображения, векторизация, преобразование координатных систем, создание карты в заданной проекции, решение землеустроительных и кадастровых задач, вывод карт на печать и др. |
5. |
DipEdit |
Обработка растрового изображения (в том числе фильтрация, построение гистограмм распределения яркостей и др.). |
6. |
Geodesy |
Уравнивание съемочного обоснования, обработка материалов тахеометрической съемки |
7. |
PhotoCom или BlockMSG |
Построение и уравнивание сети пространственной фототриангуляции, вывод каталогов координат и др. (алгоритмы д.т.н. И. Т. Антипова) |
Путем комбинации перечисленных программных модулей, их настройки и параметров ключа защиты можно сформировать два пакета:
Дельта - система формирования, уравнивания фотограмметрической сети и построения ортоизображения;
- система создания, редактирования, обновления цифровых карт, решения землеустроительных задач и др.
Программные средства ЦФС Дельта обеспечивают возможность:
- обработки цифровых или аналоговых наземных, воздушных или космических снимков, полученных по законам центральной, панорамной проекции или путем оптико-электронного сканирования;
- информационной совместимости с аналитическими фотограмметрическими приборами СО-20 (СВ-2000) и Стереоанаграф;
- выполнения стереонаблюдений с помощью анаглифических, затворных очков или стереоприставки в автоматизированном, интерактивном или ручном режиме;
- изготовления фотоабрисов наблюдаемых точек с целью повышения достоверности их переноса на снимки смежного маршрута или блока;
- работы с растровыми файлами объемом до 4 Гб;
- работы со встроенным геодезическим калькуляторов, позволяющим выполнять преобразование координатных систем (в том числе с заданным эллипсоидом) и вычислять координаты точек, определенных линейными промерами, угловыми и линейными засечками и др.;
- построения и графического отображение объектов с использованием картографических шаблонов для всего масштабного ряда;
- выполнения прикладной обработки данных с целью:
- ведения земельного кадастра (создание кадастрового плана с заданными атрибутами; объединение, деление земельных участков и согласование их границ; подготовка данных для выноса проекта в натуру; формирование отчета и др.);
- построения плана объекта во фронтальной проекции;
- оформление результатов инженерно-геодезических работ (преобразование во фронтальную проекцию, построение вертикальных сечений и профилей и др.);
- представления результатов фотограмметрической обработки в форматах AutoCad, ArcView, MapInfo, Panorama и др.
Система внедрена во все топографо-геодезические предприятия Роскартографии, где она является основной[5].
2.2 АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЦФС ДЕЛЬТА
Позволяет создавать/обновлять цифровые карты по растровым снимкам, создавать мозаичные ортофотопланы.
Фотограмметрическая станция базируется на стандартном Intel-совместимом компьютере, работающем под операционной системой Windows 98/NT/2000/XP.
Програмное обеспечение поддерживает видеорежимы от 1024x768xHiColor до 1600x1200xTrueColor и выше.
Работает со стереоскопом (режим split-screen) и с OpenGL затворными стерео-очками (режим page flipping).
В режиме стереоскопа обеспечивает неподвижную марку при подвижных снимках, не требуя для этого специальной аппаратной поддержки.[1]
Перемещение по снимку осуществляется при помощи классической комбинации ручных штурвалов и ножного диска и/или мышью.
Программа ориентирования:
Обеспечивает создание каталогов опорных точек и списка камер;
Полуавтоматическое ориентирование стереопары и одиночного снимка;
Полный контроль ошибок и возможность коррекции на каждой стадии ориентирования;
Работает с аэроснимками и космическими снимками центральной и панорамной проекций;
Учет дисторсии и введение табличных поправок;
Программа стереосоставления и создания электронных карт:
- Работает как в стереорежиме, так и с одиночным снимком используя существующую ЦМР;
- Сбор данных по стереопаре или одиночному снимку на рисунке 2.3;
- Позволяет выполнять векторизацию ортофотопланов или отсканированных карт;
- Трехмерное наложение векторной информации на растровую;
- Настраиваемые слои, символы, параметры объектов и прочие атрибуты карты;
- Использование при сборе шаблонов типовых объектов, автоматическое создание и достроение полигонов;
- Панель быстрого выбора наиболее часто используемых слоев;
- Автозахват с индикацией при сборе объектов;
- Автоматическое и полуавтоматическое восстановление рельефа, построение и интерполяция горизонталей;
- Позволяет использовать отсканированные карты и одиночные снимки в форматах TIFF и BMP;
- Работает с черно-белыми и цветными растрами размером до 4Гб на обычном компьютере;
- Поддерживает популярные векторные форматы DWG, DXF+DBF, Shape, MID/MIF, DGN, TXF, ASCII;
- Обеспечивает связь с другими программами в режиме On-Line по ТCP/IP или через Com-порт.
Рисунок 2.3 - Сбор данных по стереопаре или одиночному снимку
3.ОБЩИЕ ПРАВИЛА
ОПИСАНИЯ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ
«Настоящие «Правила цифрового описания топографических объектов для планов масштабов 1:500, 1:1000, 1:2 000, 1:5 000, 1:10 000 » (далее Правила) устанавливают требования к формированию цифрового описания топографических объектов планов масштабов 1:500, 1:1 000, 1:2 000, 1:5 000, 1:10 000 как в части их геометрических свойств, так и в части атрибутивных характеристик. Требования установлены на основе разработанного «Классификатора» и в соответствии с «Условными знаками для топографических планов масштабов 1:5 000, 1:2 000, 1:1 000, 1:500» и «Условными знаками для топографической карты масштаба 1:10000»»[1].
«Топографические объекты на плане в зависимости от пространственных и атрибутивных характеристик по типу локализации делятся на: точечные, линейные, площадные, полосные и текстовые»[1].
«Точечный объект - это
топографический объект, изображаемый
на плане внемасштабным
«Линейный объект - это топографический объект, ширина которого не выражена в масштабе плана. Линейными объектами являются такие объекты, как трубопровод, ограда, забор, граница района, линия электропередач, тропа пешеходная и др. Линиями, однозначно определяющими положение линейных объектов, являются осевые линии условных знаков. Линейный объект может описываться одним контуром (например, объект трубопровод) или двумя контурами (например, объект откос). Контур объекта может быть незамкнутым (например, у объекта трубопровод) или замкнутым (например, у объекта граница района), но он не должен иметь ветвлений. Начальная и конечная точки замкнутого линейного объекта обязательно должны совпадать. Исключением для данного типа локализации является объект «крест», контур которого состоит из двух пересекающихся линий»[1].
«Площадной объект - это топографический объект, длина и ширина которого выражены в масштабе плана. К площадным объектам относятся такие топографические объекты как здание, мост, навес, площадка, и др. Площадной объект может описываться одним замкнутым контуром, являющимся границей объекта, или несколькими замкнутыми контурами, являющимися внешней и внутренними границами объекта. У площадных объектов начальная и конечная точки контура обязательно должны совпадать, за исключением объектов, выходящих за рамку плана имеющих продолжение на смежном планшете, либо объектов, примыкающих одной стороной к другим объектам, например: балкон, терраса, приямок. Частным случаем площадного объекта является полосной объект»[1].
«Полосной объект - это объект,
сформированный двумя разрозненными контурами,
направление обхода контуров - по ходу
часовой стрелки. К полосным объектам
относятся: дороги, лесополосы, полосы
кустарников, откосы, мосты, и любые объекты,
которые могут быть описаны двумя контурами. На начальном этапе
формирования полосных объектов контурам
присваивается тип локализации линейный.
Изменение типа локализации слинейного на площадной
« Текстовый объект – это объект, содержащий информацию о пояснительной подписи и имеющий точку привязки в начале подписи. Подпись - это пояснительный текст, который характеризует участок местности, не имеющий на плане четко выраженной границы (например, ул. Семьи Шамшиных, пустырь, песок и др.). В некоторых случаях к подписям может относиться и материал покрытия, если граница участка с покрытием нечетко определена на плане»[1].
Процесс цифрового описания топографического объекта состоит из двух операций:
- формирование контура объекта;
- формирование семантики объекта.
«Формирование контура объекта выполняется путем определения координат точек контура, топологических связей и упорядочивания их по направлению обхода контура. Формирование семантики объекта выполняется путем описания функциональных, технических и природных характеристик объекта, показанных на топографическом плане»[1].
ПРАВИЛО 1.
«Контур топографического объекта формируется в соответствии с типом локализации топографического объекта»[1].
ПРАВИЛО 2.
«Топографические
объекты, изображенные внемасштабным
условным знаком, ориентированным относительно
южной рамки плана, описываются точкой,
определяющей местоположение объекта
на местности»[1].
«На внемасштабных
условных знаках (объектах) цифруются
следующие точки:
- для знаков правильной формы (круг, квадрат, треугольник, звезда) - центр знака;
- для знаков в виде перспективного изображения объекта (водомерные посты, маяки и др.) - середина основания знака;
- для знаков с прямым углом в основании (породы деревьев, километровые столбы, водоразборные колонки и др.) - вершина угла знака;
- для знаков в виде сочетания нескольких фигур (нефтяные и газовые вышки, часовни, сооружения башенного типа, скальные реперы и др.) - центр нижней фигуры знака»[1].
ПРАВИЛО 3.
«Топографический объект, изображенный внемасштабным условным знаком, ориентированным в соответствии с положением объекта на местности, описывается вектором. Первая точка вектора соответствует местоположению объекта на местности (как правильно выбрать эту точку см. Правило 2), вторая точка - задает направление ориентирования объекта. Точка ориентирования выбирается произвольно вдоль направления ориентирования объекта»[1].
ПРАВИЛО 4.
«При формировании контура линейного или площадного объекта необходимо определить:
- координаты характерных точек контура (характерными называются точки, передающие конфигурацию объекта);
- координаты точек примыкания контура к смежным объектам (при наличии);
- топологические связи между точками объекта (примитивы)»[1].
ПРАВИЛО 5.
«Контуры объектов, примыкающих друг к другу на плане и в натуре, обязательно должны иметь общие точки и примитивы»[1].
ПРАВИЛО 6.
«Для площадных объектов, описывающихся одним контуром, направление обхода контура - по ходу часовой стрелки, за исключением объектов, формирующихся несколькими контурами (для таких объектов см. Правило 9)»[1].
ПРАВИЛО 7.
«Направление обхода контура линейных объектов - произвольное. Исключением являются:
- объекты, для которых указано направление течения - обход контура должен совпадать с указанным на плане направлением.;
- объекты, условные знаки которых имеют выступающие детали (штрихи); при обходе контура объекта, штрихи должны располагаться справа по направлению обхода (далее будет называться правило обхода таких контуров «справа по ходу»)»[1].
ПРАВИЛО 8.
«Контур площадного или замкнутого линейного объекта, выходящий за рамку плана, по рамке не замыкается или замыкается фиктивным контуром (по особым требованиям). Формирование фиктивного контура выполняется на этапе редактирования в программе TopoWin. Начальная точка контура выбирается на рамке плана. Направление обхода контура выбирается согласно правилам, принятым для обхода линейных и площадных объектов. Для удобства «сшивки» объекта, расположенного на разных планшетах, требуется, чтобы части его контура имели одинаковые направления обхода»[1].
Формирование объекта типа «бублик», выходящего на рамку выполняется по правилам простого площадного объекта. «Бублик» замыкается по рамке фиктивным контуром (контурами), см. рисунок 8. Направление обхода по общим правилам.
ПРАВИЛО 9.
«Площадной объект, в границах которого располагается другой площадной объект (или объекты), описывается внешним и внутренним контурами. Внешний контур проходит по границе самого объекта. Внутренний контур проходит по границе располагающегося внутри площадного объекта, см. рисунок 6. Направление обхода внешнего контура – по ходу часовой стрелки, внутреннего – против хода часовой стрелки. Причем, если у объекта имеется несколько внутренних контуров, все они должны иметь одинаковое направление обхода – против хода часовой стрелки»[1].
ПРАВИЛО 10.
«У составного топографического объекта, являющегося совокупностью простых топографических объектов, объединенных целевым назначением, каждый топографический объект описывается самостоятельно»[1].
ПРАВИЛО 11.
«Граница смены материала покрытия делит объект на части. Граница входит в контуры обеих частей объекта. Каждая часть объекта и сама граница описываются как самостоятельные объекты»[1].
ПРАВИЛО 12.
«Топографический
объект, состоящий из участков с различными
характеристиками, делится на части так,
чтобы в пределах каждой части характеристики
были постоянными.
Правила 11 и 12 применяются
для тех объектов, у которых можно однозначно
определить границы изменения характеристик,
по которым можно разделить объект на
части. В противном случае объект формируется
единым, а его характеристики - отдельными
объектами, привязанными к месту их определения»[1].
ПРАВИЛО 13.
«Пояснительный текст,
характеризующий

- Цифровизация и интеллектуализация телефонной связи
- Цифрові вимірювальні прилади
- Цифровое вещание как перспективная тенденция развития мирового телевидения в начале XXI века
- Цифровое моделирование рельефа
- Цифровое осциллографирование
- Цифровое телевидение
- Цифровое телевидение
- Цифровая подпись
- Цифровая подпись
- Цифровая подпись в России
- Цифровая система коммутации EWSG
- Цифровая станция
- Цифровая фотограмметрическая система PHOTOMOD
- Цифровая фотограмметрическая система PHOTOMOD