Características principales
Ортофотоплан — это фотографическое изображение местности, центральная проекция которого преобразована в ортогональную. Таким образом, с помощью этого преобразования можно устранить все контурные искажения, вызванные наклоном аэрофотоаппарата. Также есть разные искажения, вызванные смещением рельефа. Это устраняет вариацию масштаба, существующую в не исправленном кадре. Эти различия связаны с различиями, которые существуют на уровне фотографируемой местности и наклонами, которые камеры могут иметь во время фотографирования.
Благодаря такому методу получения информации можно получить единый и точный масштаб для всей поверхности ортофотоплана. Чтобы преобразовать центральную проекцию в другую ортогональную, что полезно, используется процедура, называемая исправлением. Это процесс, который пытается исправить отклонения в наклонах местности и степень наклона камеры по отношению к местности. Если эта разница значительна, исправление отвечает за корректировку стереоскопической модели по элементарным линиям в соответствии с неровностями местности.
Как только эта информация будет получена, к ортофото Добавлены данные альтиметрии, сетка UTM и топонимия. Производной от ортофотоплана является ортофотоплан. Это городской сектор, к которому на сетке добавляются топонимика и некоторые условные символы. Обычно он служит для идентификации всех элементов городской экосистемы.
Классификация проекций по характеру искажений
Равноугольные проекции
В прямых конических проекциях оси земного шара и конуса совпадают. При этом конус берется или касательный, или секущий.
После проектирования боковая поверхность конуса разрезается по одной из образующих и развертывается в плоскость. При проектировании по методу линейной перспективы получаются перспективные конические проекции, обладающие только промежуточными свойствами по характеру искажений.
В зависимости от размеров изображаемой территории в конических проекциях принимаются одна или две параллели, вдоль которых сохраняются длины без искажений. Одна параллель (касательная) принимается при небольшом протяжении по широте; две параллели (секущие) — при большом протяжении для уменьшения уклонений масштабов от единицы. В литературе их называют стандартными параллелями.
Азимутальные проекции
В азимутальных проекциях параллели изображаются концентрическими окружностями, а меридианы — пучком прямых, исходящих из центра
Углы между меридианами проекции равны соответствующим разностям долгот. Промежутки между параллелями определяются принятым характером изображения (равноугольным или другим) или способом проектирования точек земной поверхности на картинную плоскость. Нормальная сетка азимутальных проекций ортогональна. Их можно рассматривать как частный случай конических проекций.
Применяются прямые, косые и поперечные азимутальные проекции, что определяется широтой центральной точки проекции, выбор которой зависит от расположения территории. Меридианы и параллели в косых и поперечных проекциях изображаются кривыми линиями, за исключением среднего меридиана, на котором находится центральная точка проекции. В поперечных проекциях прямой изображается также экватор: он является второй осью симметрии.
В зависимости от искажений, азимутальные проекции подразделяются на равноугольные, равновеликие и с промежуточными свойствами. В проекции масштаб длин может сохраняться в точке или вдоль одной из параллелей (вдоль альмукантарата). В первом случае предполагается касательная картинная плоскость, во втором — секущая. В прямых проекциях формулы даются для поверхности эллипсоида или шара (в зависимости от масштаба карт), в косых и поперечных — только для поверхности шара.
Азимутальную равновеликую проекцию называют также стереографической. Она получается проведением лучей из некоторой фиксированной точки поверхности Земли на плоскость, касательную к поверхности Земли в противолежащей точке.
Особый вид азимутальной проекции — гномоническая
. Она получается проведением лучей из центра Земли к некоторой касательной к поверхности Земли плоскости. Гномоническая проекция не сохраняет ни площадей, ни углов, но зато на ней кратчайший путь между любыми двумя точками (то есть дуга большого круга) всегда изображается прямой линией; соответственно меридианы и экватор на ней изображаются прямыми линиями.
Псевдоконические проекции
В псевдоконических проекциях параллели изображаются дугами концентрических окружностей, один из меридианов, называемый средним
— прямой линией, а остальные — кривыми, симметричными относительно среднего.
Примером псевдоконической проекции может служит равновеликая псевдоконическая проекция Бонна.
Псевдоцилиндрические проекции
В псевдоцилиндрических проекциях все параллели изображаются параллельными прямыми, средний меридиан
— прямой линией, перпендикулярной параллелям, а остальные меридианы — кривыми. Причём средний меридиан является осью симметрии проекции.
Поликонические проекции
В поликонических проекциях экватор изображается прямой, а остальные параллели изображаются дугами эксцентрических окружностей. Меридианы изображаются кривыми, симметричными относительно центрального прямого меридиана, перпендикулярного экватору.
Кроме вышеперечисленных встречаются и другие проекции, не относящиеся к указанным видам.
Слайд 34Порядок подготовки снимков при монтаже по начальным направлениям1) Рабочие центры
(РЦ) (т. 1, 2, 3) на удалении от ГлТ не
более 0,05ƒ Начальные направления – (1, 2’); (1’, 2) и ….к1 и k2 — вспомогательные точки.2) Степень разномасштабноcти используемых снимков:если разности отрезков (1, 2’) — (1’, 2) ≤ 1 мм, (2, 3’) — (2’, 3) ≤ 1 мм, то с помощью пуансона пробивают отверстия на всех наколотых точках (1, 1’, 2, 2’, 3, 3’, K1, K2) при большей разности отверстия пробивают на вспомогательных точках всех снимков (к1 , k2) и на рабочих центрах четных (точки 1’, 2 , 3’) или нечетных снимков. На остальных снимках через рабочие центры вдоль начальных направлений прочерчивают штрихи длиной 5 мм (1, 2’ на снимке 1; 2’, 3 на снимке 3.3) Точно совмещают отверстия на точках (к1, к2), а несовмещения отверстий на РЦ направляют по начальному направлению. 4) Выполняют обрезку снимков совместно по кривым или ломаным линиям.
Слайд 21 Рис. Влияние рельефа местности на масштаб изображения различно
горизонтальных участков (BD и KL)где Δm — разность знаменателей масштаба
изображения разновысоких равнинных участков; тср — среднее значение знаменателей масштаба этих участков; h — превышение между участками; Нср — средняя высота съемки
Выводы:изображение линий, наклоненных от точки S (участок АВ), в центральной проекции всегда будут меньше изображения их в ортогональной проекции;изображение линий, наклоненных к точке S (участок LG), всегда крупнее изображения их ортогональной проекции; Масштаб изображения ровных горизонтальных участков местности BD и KL зависит от их высоты (или от высоты фотографирования над этими участками).
Часть I / Лекция 05. Стереографическая и специальные перспективные проекции
На этой лекции мы рассмотрим некоторые способы, которые используются для
повышения реалистичности изображений, выводимых на экран.
Стереографическая проекция
Чтобы помочь человеку осознать, что на экране перед ним именно
трехмерное изображение (то есть восстановить третью координату из двумерного изображения),
используются различные приемы: нанесение штриховки, окраска, дымка, уменьшение
размеров с глубиной, тени, стерео… Рассмотрим подробнее последний способ.
Разберемся, каким же образом мы определяем объем, глубину в изображении? Для
этого надо понять, как и с помощью чего мы «чувствуем» третье измерение?
Оказывается, человек чувствует глубину по напряжению аккомодационной мышцы
глаза. Чем ближе к глазу находится объект, тем сильнее напрягается эта мышца и
тем сильнее она выгибает глазной хрусталик. Таким образом, очень сильное
напряжение аккомодационной мышцы сообщает мозгу о том, что предмет находится
очень близко.
Так как глаза человека находятся на некотором расстоянии друг от друга, один
и тот же предмет они видят немного по-разному. На рис. 5.1 точка
x1 это изображение предмета на плоскости проекции для правого
глаза, x2 для левого, F расстояние от глаз до
плоскости проекции (около 50 см.), d расстояние между глазами
(около 5 см.), a = arctg(d/F)
стереоугол (около 5.71o):
Таким образом, чтобы создать для глаз эффект стерео, необходимо сформировать
два изображения для левого и правого глаза. Ниже даны соответствующие
матрицы:
|
левый глаз |
правый глаз |
Обратим внимание на некоторые элементы матриц. Значение -1/F говорит о том,
что проецирование идет по оси z; третий столбец матриц состоит из одних
нулей это указывает на то, что проецирование идет на плоскость z = 0;
F/20 = d/2 и -F/20 = -d/2 задают смещение по оси x для левого
и правого глаза соответственно
Существуют различные способы рассматривания полученных изображений. Первый способ
применяется в виртуальных шлемах: изображение с помощью крохотных жидкокристаллических
дисплеев подается отдельно на каждый глаз. Другой способ анаглифический. В
этом случае картинка для левого глаза окрашивается в синий цвет, а для правого
в красный; зритель надевает специальные фильтры-очки с синими
и красными стеклами и одним глазом видит только первое изображение, а
другим только второе. Мозг наблюдающего воспримет такую картину как
единое объемное стереоизображение.
Более сложные системы стереоскопии используют не две различные проекции,
а целую их серию или даже подобие «непрерывной» проекции, построенной для
меняющейся точки зрения и разложенной на узкие полоски, просматриваемые через
специальный экран. Еще об одном способе создания и просмотра трехмерного
изображения, Magic eye («Магический глаз»), читайте здесь.
Специальная перспективная проекция на сферу («рыбий глаз»)
В отличие от классической перспективы, в перспективной проекции на сферу
каждую часть изображения лучше рассматривать перпендикулярно к сфере,
то есть при просмотре различных частей проекции голова наблюдающего или рисунок
перемещаются. Такое рассматривание можно назвать фрагментарным.
za = zпр * FC = 2F/[za + sqrt(x2пр + y2пр + z2a)]x’ = xпр * Cy’ = yпр * C
Взгляните на рис. 5.2. Луч, выходящий из точки
М, есть луч проецирования на сферу в точке P. Точка S является центром проекции.
Луч, выходящий из точки S’ и проходящий через P и М’, это луч
перепроецирования со сферы на плоскость.
Специальная перспективная проекция на цилиндрическую поверхность
Проекция на цилиндрическую поверхность позволяет показывать объекты с очень
большими углами зрения по горизонтали, вплоть до круговой панорамы. Вычерчиваются
проекции в виде разверток на обычных графических устройствах.
z’пр = zпр + Fy’/y = (F + zпр)/F, y = y’F/(F + zпр) = y’F/z’пр
x’ = F * arctg(xпр/za)y’ = F * y/sqrt(x2пр + z2пр)
рис 5.3
Объем природных ресурсов
Одна из сфер, где использование ортофотоплана наиболее распространено, — это природные ресурсы. Ортофотографии используются информационными центрами о природных ресурсах, лесохозяйственными компаниями и различными корпорациями для получения информации о природных ресурсах. Он также использовался для исторического развития землепользования, общего землепользования и идентификации сельскохозяйственных культур.
Май изучать пастбища и луга или проводить фитосанитарные исследования конкретных культур. Многие системы севооборотов также определяются исследованиями с использованием ортофотопланов. Наконец, довольно интересно видеть, что у него есть приложения для оценки и прогнозирования урожайности, статистической оценки сельскохозяйственных культур, плохой эксплуатации почвы и различных исследований для классификации земель.
Я надеюсь, что с этой информацией вы сможете больше узнать об ортофото и его использовании.
Принципиальная схема проекции
Принцип проекции топографических карт предполагает отображение трехмерной поверхности Земли на плоскость с сохранением основных географических свойств. Для этого используются различные математические методы, называемые проекциями.
Проекции могут быть конформными, то есть сохраняющими углы, или равноугольными, сохраняющими площади. Также, существуют равноплощадные и относительно равные проекции. Все они имеют свои особенности и область применения.
Принципиальная схема проекции состоит из следующих элементов:
- Эллипсоид или геоид: модель Земли, аппроксимирующая её форму. В проекции используются различные модели, например, WGS 84 или PZ-90. Геоид является математической моделью, которая описывает форму Земли с учетом её гравитационного поля.
- Географические координаты: система координат на поверхности геоида, представляющая собой градусы широты и долготы. Она позволяет однозначно задать точку на Земле.
- Проекционная сетка: система параллелей и меридианов, которая используется для отображения поверхности Земли на плоскость. Сетка может быть геодезической или астрономической, в зависимости от метода проекции.
- Центр проекции: точка, которую выбирают в качестве центра проекции. Вокруг этой точки происходит отображение поверхности Земли на плоскость.
- Зона проекции: область на поверхности Земли, которая отображается на плоскость с помощью определенного метода проекции. Из-за растяжения искажения возникают в зонах, удаленных от центра проекции.
Принципиальная схема проекции является основой для создания топографических карт. Она позволяет визуализировать географическую информацию и использовать её для различных целей, таких как навигация, планирование маршрутов и анализ территорий.
Слайд 37 Основные отличительные особенности получения космических снимков:-большая скорость и
(высота полета КЛА), исчисляемая сотнями и тысячами километров над земной
поверхностью;-влияние всего слоя атмосферы на геометрическое и энергетическое искажение отраженного или собственного излучения объектами земной поверхности, поступающего на вход съемочных систем.
6. Особенности и условия космической съемки
Скорость спутника на орбите V = B/R1/2, где B = 631 км3/2/сПериод обращения спутника T = 2πR3/2/B = 2πR/VСкорость перемещения подспутниковой точки по поверхности Земли VЗ = V⋅R0/RR = R0 + H – расстояние между спутником и центром Земли R0 = 6 370 км − средний радиус Земли H – высота орбиты спутника над поверхностью Земли
Обоснование выбора темы параграфа
Для своей работы мы выбрали тему «Картографические проекции». В настоящее время в учебниках географии данная тема практически не рассматривается, сведения о различных картографических проекциях можно увидеть только в атласе 6 класса. Мы считаем, что учащимся будет интересно знать, по каким принципам выбираются и строятся различные проекции географических карт.
Вопросы о картографических проекциях часто затрагиваются в олимпиадных заданиях. Встречаются они и на ЕГЭ. Кроме того, карты атласов, как правило, построены в разных проекциях, что вызывает вопросы у учащихся.Картографическая проекция является основой для построения карт. Тем самым, знание основных принципов построения картографических проекций пригодится учащимся при выборе профессий летчика, моряка, геолога.
В связи с этим, мы считаем целесообразным включить данный материал в учебник географии. Поскольку на уровне 6 класса математическая подготовка учащихся еще не такая сильная, на наш взгляд, имеет смысл изучать данную тему в начале 7го класса в разделе «Общие особенности природы Земли» при рассмотрении материала об источниках географической информации.
Что такое ортофото
Как мы уже упоминали ранее, есть самолеты, оснащенные специальными аэрофотоаппаратами для фотографирования земной поверхности. Эти фотографические обложки представляют собой процесс рисования планов в разных масштабах, предназначенных для разных целей. Помимо этой модели для получения аэрофотоснимков, в разных уголках мира производятся различные ортофотоснимки проверенного качества. Фотограмметрический охват реагирует на нужно уметь решать многочисленные проблемы географического пространства. Это одна из самых точных моделей, позволяющих показать реальное физическое пространство и помочь решить проблемы из кабинета специалиста.
Использование ортофотопланов становится все более распространенным в профессиональной сфере во всех областях, связанных с науками о Земле. Большой интерес представляет реализация ортофотоплана и его применение в социально-экономическом развитии страны. И именно благодаря такой информации могут быть удовлетворены потребности исследований, планирования и большого количества профессионалов.
Слайд 16S— центр проекции, в фотограмметрии — задняя узловая точка объектива;о(о’)
— главная точка снимка, получаемая при пересечении главного луча (оптической
оси) объектива S0 с плоскостью картины Р(Р’);W— плоскость главного вертикала, проходящая через точку S перпендикулярно плоскостям Р(Р’) и Е;vov(v’o v’) — главная вертикаль — след пересечения плоскостей Р(Р’) и W;n(n’) — точка надира — точка пересечения плоскости Р(Р’) с отвесным лучом;αр — угол наклона снимка — угол между плоскостями Р(Р’) и E или лучами SO и SN;c(c’) — точка нулевых искажений — точка пересечения плоскости Р(Р’) биссектрисой угла αp;
Рис. Основные элементы центральной проекции
hnhn(h’nh’n) — горизонталь, проходящая через точку n(n’), —линия в плоскости Р(Р’), перпендикулярная главной вертикали vov(v’o v’).Отстояния точек «n» и «с» от точки «о» определяют по формулам:
Расстояние oS — главное фокусное расстояние съемочной камеры (ƒ). Расстояние SN = Н — высота съемки.
Слайд 10Комплекс аэрофотосъемочных работ:1. Разработка технического задания (проекта), включающего технические параметры
съемки: -границы участка съемки, высоту и масштаб фотографирования, -фокусное расстояние
АФА, -продольное и поперечное перекрытие снимков, -тип аэрофотопленки (для цифровых АФА – режимы съемки, каналы), -сроки съемки и т.д. 2. Подготовка аэрофотосъемочного оборудования, полетного задания и т. п.;3. Аэрофотографирование;4. Фотолабораторная обработка аэрофильмов (проявление, фиксирование, сушка, нумерация негативов, контактная печать аэроснимков);5. Составление накидного монтажа и изготовление его репродукции, оценка фотографического и фотограмметрического качества материалов аэрофотосъемки;6. Сдача материалов аэрофотосъемки заказчику.
Использование ортофотоплана
Его можно использовать практически во всех видах деятельности, где требуются аэрофотосъемка и систематическое или регулярное картографирование. Преимущество ортофотоплана в том, что он может достигать высокой точности, что позволяет легко проводить монотематические исследования. Эти исследования можно комбинировать с другими социально-экономическими планами в регионе.
Еще одно из дополнительных преимуществ ортофотографии состоит в том, что с ее помощью можно создавать базы из пластин или магнитных лент для хранения данных. Благодаря этому можно легко составить статистический сборник, который может фиксировать все изменения, которые произошли в определенной области с течением времени. Таким образом, мы можем получить информацию не только о текущем рельефе, но и об изменении, которое со временем облегчилось.
Во многих странах хорошие результаты были достигнуты с применением ортофотопланов. Стоит отметить, что есть социально-экономические планы, в которых имеется более 12.000 XNUMX ортофотопланов в разных масштабах. В США ортофотопланы используются для дополнения всех карт и получения дополнительной информации. Его также можно использовать для получения данных о собственности на землю или ее характеристиках. Ортофотографии можно использовать для разделения различных видов использования почвы, будь то сельское хозяйство, лес или город, среди прочего.
Среди использования ортофотопланов мы находим прокуроров. Кроме того, предполагается использование этой информации для других целей, таких как планирование и зонирование. Благодаря тому, что он может дополнять информацию, полученную с карт, его можно использовать для улучшить общественную безопасность и контроль дорожного движения или, охрану пожарных зон, помочь правоохранительным органам, имеет различные цели общественного пользования, контролирует землю и ее имущество, а продажа недвижимости и планов может быть предметом переговоров благодаря ортофото.
Слайд 23Выводы: Для уменьшения искажений за наклон снимка и рельеф местности
необходимо:- использовать гиростабилизированные снимки αр применять длиннофокусные
АФА и увеличивать высоту съемки; при выполнении метрических действий по снимкам ограничивать рабочую площадь снимка (при формате снимка 18Х18 см — rc при необходимости , когда относительное искажение масштаба превышает требуемую точность 1/100использовать частные масштабы рассчитанные по зонам снимка.Вопрос: можно ли с достаточной точностью (1/100) проводить измерения на исходных или увеличенных снимках?Ответ: можно, при условии использования гиростабилизированных снимков (αр 200 мм) и в пределах рабочих площадей снимков.
