SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník MĚŘICKÝ SNÍMEK PRVKY VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ ORIENTACE CHYBY SNÍMKU

Transkript

1 SPŠS Č.Budějovice Obor Geodézie a Katastr nemovitostí 4.ročník MĚŘICKÝ SNÍMEK PRVKY VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ ORIENTACE CHYBY SNÍMKU

2 MĚŘICKÝ SNÍMEK Základem měření je fotografický snímek, který je v ideálním případě středovým průmětem pozorovaného objektu. Lze tohoto ideálního případu v praxi dosáhnout? každý fotografický snímek nelze použít pro měřické účely fotografický snímek musí být pořízen zvláštním aparátem se speciálním vybavením toto zařízení se nazývá fotografická měřická komora, která je vybavena kvalitním, kalibrovaným objektivem i když je tato měřická komora velmi dokonalá, nikdy nemůže splnit podmínky ideálního středového promítání

3 MĚŘICKÝ SNÍMEK Skutečný objektiv je tvořen soustavou čoček, které jsou sestaveny tak, aby co nejvíce a nejlépe potlačovaly některé známé chyby optického zobrazení a dále je tvořen clonou (uvnitř objektivu), která reguluje množství paprsků vstupujícího do objektivu. Přední část objektivu vytváří obraz clony = vstupní pupila její střed O je středem promítání pro předmětný prostor a pro definici prvků vnější orientace Obraz clony vytvořený částí objektivu obrácené ke snímku = výstupní pupila její střed O je středem promítání pro obrazový prostor a k němu jsou definovány prvky vnitřní orientace

4 MĚŘICKÝ SNÍMEK Zobrazení skutečným objektivem princip optického zobrazení

5 MĚŘICKÝ SNÍMEK Hlavní bod snímku H je průsečíkem osy záběru s rovinou snímku. Konstanta komory f je vzdálenost středu výstupní pupily O a hlavního bodu snímku H. Při optickém zobrazení vlivem zbytkových vad objektivu = distorze (zkreslení), nebude přesně platit rovnice z ideálního stavu ale platí je změna radiální vzdálenosti, vyvolaná distorzí objektivu

6 MĚŘICKÝ SNÍMEK distorze = souhrn zbytkových vad objektivu projevující se posunem obrazu bodu od jeho správné polohy v rovině snímku; distorze má radiální a tangenciální složku (zanedbatelná) a výrazně se uplatňuje u objektivů, které nebyly primárně určeny pro fotogrammetrii

7 MĚŘICKÝ SNÍMEK

8 MĚŘICKÝ SNÍMEK aberace (optické vady) - odchylky skutečného promítání od ideálního - mají vliv víceméně pouze na kvalitu zobrazení a pouze druhotně ovlivňují přesnost Typy optických vad: Jednobarevné (monochromatické) Barevné (chromatická aberace) Vady vznikající při zobrazování bodu (sférická vada, astigmatismus, koma) Vady při zobrazování předmětu (zklenutí pole a zkreslení obrazu)

9 MĚŘICKÝ SNÍMEK Požadavky na kvalitu a přesnost snímku: vysoká rozlišovací schopnost ovlivňuje přesnost rozměrová stálost (minimalizace srážky materiálu) dostatečná a vhodná citlivost ke světlu (redukce přeexponovaných nebo podexponovaných částí snímků) - krátká doba expozice dobrá reakce na různé množství světla odraženého od snímaných předmětů (světlé i tmavé plochy dobře vykresluje) dobrá reakce na světlo různé vlnové délky

10 MĚŘICKÝ SNÍMEK Kvalita fotografického měřického snímku určuje kvalitu fotogrammetrického vyhodnocení Doplňující součásti měřických snímků: rámové značky - definují snímkové souřadnice identifikační údaje - f; č. snímku; výška letu aj. rámové značky letecký a pozemní snímek

11 SNÍMKOVÉ ORIENTACE Pro rekonstrukci snímku, měřické úkoly a pro následnou tvorbu map je nezbytné přesně znát: polohu středu promítání vzhledem k rovině snímku = vnitřní orientace polohu středu promítání k vnějším souřadnicím a orientaci osy záběru v prostoru = vnější orientace (tři souřadnice středu promítání a tři rotace snímku v prostoru)

12 SNÍMKOVÉ ORIENTACE PRVKY VNITŘNÍ ORIENTACE Prvky vnitřní orientace přesně definují polohu středu promítání vzhledem k rovině snímku. Umožňují rekonstruovat svazek paprsků, který v okamžiku expozice vytvořil měřický snímek. Střed promítání je střed výstupní pupily O konstanta komory f určuje se s přesností na setiny mm. souřadnice hlavního snímkového bodu H, určuje se dx, dy (dz ) vzhledem ke středu snímku M, který se určí jako průsečík spojnic rámových značek při správné seřízení H = M distorze objektivu - je udána výrobcem pro danou komoru či objektiv

13 SNÍMKOVÉ ORIENTACE PRVKY VNĚJŠÍ ORIENTACE Vnější orientace určuje polohu snímacího systému (středu promítání O vstupní pupily) vzhledem k reálným souřadnicím. Určují i orientaci osy záběru v prostoru. Její prvky jsou většinou neznámé. K prvkům vnější orientace patří šest následujících hodnot: tři souřadnice středu optického systému (O) v dané souřadné soustavě XO, YO, ZO tři úhly definující polohu osy záběru vůči souřadnicovým osám (směr osy záběru, sklon osy záběru a pootočení snímku -,, )

14 SNÍMKOVÉ ORIENTACE prostorové rotace snímku schéma rotací v letecké ftm schéma rotací v pozemní ftm - sklon osy záběru (1) v let.ftm - příčný sklon osy záměru od svislice kolmo na směr letu v poz.ftm určovaný k vodorovné rovině - úhel (2) v let. ftm podélný sklon osy záběru ve směru letu v poz.ftm úhel určovaný k nějakému výchozímu směru jako vodorovný úhel - úhel pootočení snímku ve vlastní rovině (3) v let. ftm úhel mezi spojnicí rámových značek a osou letu v poz.ftm úhel spojnice vodorovných rámových značek s vodorovnou rovinou

15 SNÍMKOVÉ ORIENTACE prvky vnitřní a vnější orientace pro pozemní a leteckou ftm

16 SNÍMKOVÉ ORIENTACE Kalibrace komory pokud neznáme prvky vnitřní orientace, je potřeba je nejdříve určit. Nejběžněji se používá kalibrace pomocí kalibračního pole nebo kalibrace ve specializované optické laboratoři. kalibrační pole

17 SNÍMKOVÉ ORIENTACE URČENÍ PRVKŮ VNITŘNÍ ORIENTACE Kalibrační protokol obsahuje informace o: konstantě komory (f), přesné souřadnice rámových značek radiální zkreslení. Přesné změření rozměrů fotografie (rámových značek), f je na okraji fotografie potom lze zrekonstruovat polohu středu promítání. různé typy rámových značek

18 SNÍMKOVÉ ORIENTACE Znalost prvků vnitřní orientace podmínka pro zpracování snímků Kalibrační protokol

19 SNÍMKOVÉ ORIENTACE URČENÍ PRVKŮ VNĚJŠÍ ORIENTACE Prvky vnější orientace se určují dodatečně (početně analytické metody a nebo empiricky), nejčastěji pomocí tzv. vlícovacích bodů V závislosti na konkrétních postupech orientace snímků (jeden snímek, překrývající se dvojice, blok snímků) je zapotřebí mít jistý minimální počet bodů, u nichž je známa poloha X, Y, resp. X, Y, Z. Vlícovací body mohu být značené či neznačené. Jejich přesné souřadnice se určují geodeticky nebo GNSS V některých případech je možné s dostatečnou přesností určit prvky vnější orientace přímo měřením GNSS (v reálném čase) s přesností cca 15 cm.

20 SNÍMKOVÉ ORIENTACE URČENÍ PRVKŮ VNĚJŠÍ ORIENTACE V závislosti na počtu zpracovávaných snímků (jeden snímek či stereopár) a s tím souvisejícím potřebném počtu lícovacích bodů lze k fotogrammetrickým pracím využít následujících řešení, která využívají kolineárních rovnic: zpětné promítání (space resection) určení prvků vnější orientace samostatně pro jeden snímek prostorové protínání vpřed (space forward intersection) určení prvků vnější orientace společně pro dvojici překrývajících se snímků blokové vyrovnání (bundle block adjustment) určení prvků vnější orientace bloku snímků metodami aerotriangulace

21 SNÍMKOVÉ ORIENTACE Sloučením všech prvků vnější orientace (postupné rotace snímku úhly rotací považujeme za velmi malé) získáváme tzv. fotogrammetrické řady, které vyjadřují změny měřených snímkových souřadnic při jejich otočení do přesně svislé polohy. Podle fotogrammetrických řad můžeme opravovat měřené snímkové souřadnice o vliv diferenciálně malých změn prvků vnější orientace při přesném měření na snímcích.

22 MĚŘICKÝ SNÍMEK A SNÍMKOVÉ ORIENTACE REKAPITULACE: středový průmět princip ideálního středového promítání skutečný objektiv princip optického zobrazení distorze objektivu vady objektivu prvky vnitřní orientace prvky vnější orientace měřický snímek

23 MĚŘICKÝ SNÍMEK Měřický snímek je snímek, který je většinou pořízen měřickou komorou splňující požadavky na kvalitu, přesnost a pro který známe polohu rámových značek - střed snímku M prvky vnitřní orientace konstantu komory f (na 0,01 mm) polohu hlavního bodu snímku H (na 0,01 mm) průběh deformace promítání (radiální distorze) (je-li významná tedy větší než 0,01 mm)