Геодезия

ТЕХНИЧЕСКИ СРЕДСТВА В СЪВРЕМЕННАТА ФОТОГРАМЕТРИЯ

Ст.н.с. д-р инж. Иван Кацарски

УВОД

Състоянието и перспективите на една техническа дейност до много голяма степен зависят от състоянието на техническите средства и материалите, които се използват в изследванията, обучението и производството. Поради това обстоятелство в тази статия са изложени характеристики на някои технически средства и материали, както и други параметри за тях, така като се намират в специалната литература. Имат се предвид следните технически средства и материали, които са от съществено значение за съвременното фотограметрично производство:
(1)     Аналогови аерокамери.
(2)     Дигитални аерокамери.
(3)     Фотограметрични скенери.
(4)     Дигитални фотограметрични работни станции.
(5)     Процесори за проявяване на аерофилми.
(6)     Аерофилми.
(7)     Самолети за аерозаснемане.
(8)     Спътници за дистанционни изследвания.

 

1.     АНАЛОГОВИ АЕРОКАМЕРИ

foto

Първата автоматична аерофотокамера е създадена през 1915 г. от Oscar Messter във фирмата Zeiss. Сега около 20 фирми в света произвеждат над 100 вида аналогови аерофотокамери за различни цели и с различна конструкция, които обаче се основават на един и същ общ принцип. Изискванията към аерофотокамерите се различават значително от изискванията към обикновените фотоапарати.

Аерофотокамерите трябва:
·     Да имат стабилен висококачествен обектив с високи геометрични качества:

  • Голяма разделителна способност (десетки линии в милиметър);
  • Малка дисторзия (няколко микрометъра);

Надеждно действащ затвор.
·     Да могат да правят в бърза последователност голям брой фотоснимки с предварително зададени параметри.
·     Да работят успешно при различни атмосферни условия висока над земната повърхност.
·     Да работят надеждно независимо от вибрациите на самолета.

Таблица 1 съдържа основни параметри на двете най-често използвани метрични аерофотокамери, известни още като аналогови камерни системи или филмови аерокамери.

Таблица 1

Производител

Камера

Обектив

Ъглов oбхват

Фокусно разстояние

Светлосила

Максимална дисторзия

LH Systems

RC-30

UAG-S

900

153 mm

1:4

4 μm

 

RC-30

UAGS –S

550

300 mm

1:5,6

4 μm

Z / I Imaging

RMK-TOP 15

Pleogon A3

930

153 mm

1:4

3 μm

 

RMK-TOP 30

Topar A#

540

305 mm

1:5,6

 3 μm

В страната ни се използват аерофотокамерите RC-30 (Wild), RC-30 (LH Systems), MRB 30/23 и MRB 15/23 (Zeiss-Jena), RMK A 15/23 (Zeiss-Oberkochen), а в миналото са използвани и някои по-стари камери.

2.     ДИГИТАЛНИ АЕРОКАМЕРИ

foto

През 2002 г. фирмата Zeiss / Intergraph Imaging произвежда за продажба дигиталната аерокамера DMC. Сега около 25 фирми в света произвеждат дигитални камери, основаващи се на различни принципи. Не всички обаче могат да се използват за фотограметрични измервания, а някои от тях имат друго предназначение.

В сравнение с метричните аерофотокамери с дигиталните метрични аерокамери се постига:
·     По-висока радиометрична разделителна способност.
·     Възпроизводима цветна информация.
·     По-евтин дигитален образ отколкото фотообраза (спестяват се филм, обзавеждане на фотолаборатория, фотографски процеси).
·     Спестява се сканиране на фотоснимките (негативен или обратим филм, или диапозитиви).
·     Незабавна наличност на дигиталните образи (без междинен процес на сканиране на фотообразите).

Таблица 2 съдържа основни параметри на най-често използваните дигитални метрични аерокамери, известни още като дигитални камерни системи или CСD-камери.

Таблица 2

Производител

Камера

Сензор размер

Снимка размер [mm]

Ъглов обхват [O]

Пиксел размер [?m]

Фокусно разс. [mm]

Светло сила

Радиометр. разделит. способност

LH Systems

ADS40

линеен

64

6,5

63

1:4

8 bits

   

2х12К

Z/I Imaging

DMC

матричен

13Кх8К

74 / 44

12

120

1:4

12 bits

 

2001

7Кх4К

95х168

Vexcel

Ultra

матричен

1 1,5Кх7,5К

55 / 37

9

100

1:5,6

12 bits

 

CamD

4Кх2,7К

103,5х67,5

Страната за сега не разполага с дигитална метрична аерокамера.

Сравнение – аналогови и дигитални аерокамери

Таблица 3 съдържа сравнение между основните параметри и характеристики на аналоговите и дигиталните аерокамери.

Таблица 3

Характеристики

Аналогови (филмови) камери

Дигитални (CCD) камери

1

2

3

Фокусно разстояние

9, 15, 21, 30 cm

50 до 100 mm за голямоформатна и 17,5 mm за малкоформатна матрица

Формат

23 х 23, 30 х 30 cm

63,5 х 63,5 mm за сензор с висока и по-малък от 25,4 mm за сензор с ниска разделителна способност

Ъглов обхват

60О до 125О

Подобни стойности за сензори с висока разделителна способност и 25О за чип с размер по-малък от 25,4 mm

Светлочувствителен материал

Емулсия със сребърен халоид

CCD сензор

Компенсиране изместването на образа

Механичен или оптичен FMC; ъгловото изместване се редуцирва със стабилизираща платформа

FMC се осъществява от CCD с TDI архитектура

Действителен образ

Получава се от латентен образ като негатив или позитив по време на проявяването на филма

Получава се чрез трансфериращо натоварване към чувствителния възел където се измерва, усилва и извежда

Спектрална чувствителност

Оптически двойки прибавени към инхерентна UV чувствителна емулсия до спектрален обхват близко IR Необходими са различни емулсии за различни спектрални обхвати.

Силиконова инхерентна чувствителност към фотони с λ < 1,1 μm

Динамичен обхват

6 bits за черно-бяла фотография

8 – 12 bits

Разделителна способност

Обектив: AWAR > 100 линии / mm Филм: > 100 линии / mm Практически: 50 – 60 линии / mm

Обетив вероятно по-малка, освен ако се използва също висококачествен обектив CCD: пикселна стъпка 15 μm дава 30-40 линии / mm

Предимства

Доказана и установена технология Голяма разделителна способност. Висок динамичен обхват Филмът е голяма и не скъпа запаметяваща среда

Голям спектрален чувствителен обхват. Дигиталният образ е незабавно наличен Обратната връзка с обработването в реално време увеличава гъвкавостта на придобиването нданни.

Недостатъци

Дълго време за обработване. Образът е наличен само като хардкопие

Сензорите с висока разделителна способност са са скъпи и все още по-некачествени спрямо филмите. Дълго изходящо време за сензори с висока разделителна способност. Голямото трансфериране на данни. Изисква огромен запаметяващ капацитет.

3.     ФОТОГРАМЕТРИЧНИ СКЕНЕРИ

В дигиталната фотограметрия скенерите са предназначени за превръщане на фотографския образ от фотоснимките (негативи, диапозитиви) в дигитален образ (ако заснемането не е извършено с дигитална камера), т. е. скенерите дигитализират фотообразите.

Специалните плоски фотограметрични скенери датират от 1989 г., когато се появяват скенерите PS 1 (Zeiss / Intergraph Imaging) и VА 3000 (Vexcel Imaging).

Таблица 4 съдържа основни характеристики на други пет плоски фотограметрични скенери.

Таблица 4

Производител

Скенер

Сензор

Цветен ?

Размери на пиксела

Радиометричен обхват

Филм

LH Systems

DSW 500

Камера с 2048х2048 пиксела

Да

Непрекъснато 4 до 20 μm

0,1 – 2,5 D

Форматен и ролфилм

Z/I Imaging

PhotoScan 2001

Трилинеен CCD

Да

7,14,21,28,56, 112,224 μm

0,1 – 3 D

Форматен и ролфилм

Vexcel

UltraScan 5000

Трилинеен масив

Да

Непрекъснато 2,5 до 2500 μm

0,1 – 4 D

Форматен и ролфилм

GeoSystem

DeltaScan 470

CCD

Да

8,12,16,24,32, 128 μm

 

Форматен и ролфилм

Werhli

RM 2

Линеен масив

Не

10 μm

0,1 – 2 D

Форматен филм

 

foto

foto

За сега в страната има 3 .фотограметрични скенера DeltaScan на GeoSystem Scientific Production Enterprise.

4.     ДИГИТАЛНИ ФОТОГРАМЕТРИЧНИ РАБОТНИ СТАНЦИИ

Дигиталните фотограметрични работни станции (системи) са трета генерация фотограметрични средства, предназначени са за извличане на метрична и семантична информация за земната повърхност и други обекти от дигитални образи. Тяхното проектиране се основава на аналитични фотограметрични алгоритми. За разлика от аналоговите и аналитичните картировъчни апарати (първа и втора генерация фотограметрични средства), дигиталните системи нямат оптически и механични конструктивни елементи, тъй като решението се извършва изцяло чрез компютърно (софтуерно) обработване на дигитални образи.

Дигиталният фотограметричен апарат (хардуер) е компютър и присъединен към него подходящи периферни устройства.

Програмните продукти (софтуерът) за дигитална фотограметрия са основани на дигитални образи и по принцип могат да бъдат инсталирани във всеки компютър. Необходим е обаче достатъчно мощен компютър с относително широк обхват на периферните устройства.

Първите дигитални фотограметрични работни станции са на Leica-Helava, Zeiss / Intergraph Imaging и Supresoft. Сега са известни около 15 вида дигитални системи.

Нашата страна разполага с по няколко инсталации от следните дигитални фотограметрични работни станции:
·     SOCET SET (Softcopy Exploitation Tool) на Leica-Helava.
·     DVD (Digital Video Plotter) на Leica-Helava.
·     DELTA Digital Photogrammetric Station на GeoSystem Scientific Production Enterprise.
·     DiAP (Digital image Analytical Plotter) на ISM International System Corp.
·     PHOTOMOD на Racurs Co.
·     Geomatica OrthoEngine на PCI Geomatics.
·     ERDAS IMAGINE на Erdas Inc.

 

5.     ПРОЦЕСОРИ ЗА ПРОЯВЯВАНЕ НА АЕРОФИЛМИ

foto

Няколко фирми в света произвеждат процесори за проявяване на аерофилми. Един от най- разпространените е процесорът Colenta. Страната ни разполага с такъв процесор.

Някои технически характеристики на Colenta Film Processor 30 C41 65 Pro:
·     Процес: С41 за негативен форматен или ролфилм.
·     Максимална широчина на филма: 30 cm.
·     Микропроцесорен контрол: 4 програмируеми процесорни цикъла.
·     Скорост на транспортиране на филма при проявяването: 65 cm в минута.
·     Електроснабдяване: трифазен ток 400/230 V, 4,6 kW, 25 А.
·     Размери: 235 (Д) х 75 (Ш) х 127 (В) cm.

 

6.     АЕРОФИЛМИ

За аерофотоснимане се използват изключително филм. В миналото са се използвали много рядко и стъклени плаки. Повече от 5 фирми в света произвеждат над 20 вида аерофилми с различни характеристики и различно предназначение.

foto

foto

Таблица 6 съдържа основни характеристики на най-често използваните аерофилми.

Таблица 6

         

Производител

Аерофилм

Чувствителност [DIN]

Разделителна способност [ l / mm] при контраст

 

Вид

     

1000,:1

1,6:1

 

Agfa-Gevaert

Aviohot Pan 200 S PE 1

23

130

50

Панхроматичен

 

Aviphot Pan 80

20

287

101

Панхроматичен

 

Aviphot color X 100 PE

22

140

55

Цветен негативен

 

Aviphot color N 400 PE

28

130

5

Цветен негативен

 

Aviphot chrome 200 PE1/PE3

24

110

50

Цветен обратим

Kodak

Aerographic 2402

23

130

55

Панхроматичен

 

Aerographic 2403

29

100

40

Панхроматичен

 

Double X Aerographic 2405

27

125

50

Панхроматичен

 

Panatomic X 3412

17

400

125

Панхроматичен

 

Aerocolor 2445

19

80

40

Цветен негативен

 

Aerochrome 2448

16

80

40

Цветен обратим

 

Aerocolor SO 846

23

100

63

Цветен негативен

В нашата страна се използват цветни аерофилми на Agfa-Gevaert и Kodak.. Използвали са се и панхроматични филм Orwo (ГДР) и Свема (Русия).

7.     САМОЛЕТИ ЗА АЕРОЗАСНЕМАНЕ

Аерозаснемането се извършва с подходящ летателен апарат – най-често самолет. За целта в света се използват повече от 50 типа самолети.

Изисквания към самолета за аерозаснемане:
·     Конструкцията му да е съобразена с физико-географските и климатичните особености на районите, където ще се използва.
·     Да набира бързо височина.
·     Да има таван (максимална надморска височина на летене), съобразно с предназначението на аерозаснемането.
·     Да може да лети и с малка скорост.
·     Да е стабилен по трите оси по време на полета.
·     Да бъде маневрен с оглед бърза промяна на посоката, скоростта и височината на полета.
·     Да им място за монтиране и работа на снимачната апаратура (поне две аерокамери).
·     Да има подходящо разположени отвори (люкове) за аерокамерите.
·     Да има обзаведена тъмна кабина (при използване на аерофотокамера).
·     Конструкцията му да позволява видимост от хоризонта до надира.
·     Изгорелите газова от двигателите да не пречат на аерозаснемането.
·     Да е снабден със съвременна навигационна апаратура (приемник за глобална позиционираща система), осигуряваща точното изпълнение на плана за летене.
·     Да има сигурна връзка между пилота, щурмана и бордния фотограф.

Таблица 7 съдържа основни характеристики на няколко самолета, които се използват за аерозаснемане.

Таблица 7

Модел Страна

Двигатели бр

Разположение на крилата

Таван [km]

Работна скорост [km/h]

Дължина на полета[km]

Продъл. на полета [h:m]

Антонов АН-30 Русия

2

горно

7,5

350-500

2600

L-410-фотовар. Чехия

2

горно

6

170-370

1400

Cessna 404 Titan САЩ

2

долно

7,9

200-340

3410

04:55

De Havilland DHC-2 Канада

1

горно

7,2

225

1152

06:40

Rockwell 680-FL САЩ

2

горно

8,7

370

2100

06:40

Dornier Do-28 Германия

2

горно

8,2

270

1810

06:40

De Havilland DH-104 Великобритания

2

долно

6,6

245

1600

06:30

Piper PA-31 САЩ

2

долно

8,8

393

2060

05:10

Douglas DC-3 САЩ

2

долно

6,6

228

2400

08:50

Fokker F-27 Нидерландия

2

горно

10,7

336

1600

04:50

В допълнение на информацията, съдържаща се в таблица 7, за АН-30, L-410 и Cessna 404 трябва да се добави още следното:
·     АН-30 е модификация на пътническо-товарния самолет АН-24 с близки до неговите технически характеристики. Има специална навигационна кабина (остъклена предна част), 5 люка за монтиране на камери, както и тъмна кабина.Самолетът е херметизиран, и е подходящ за работа на голяма височина.
·     L-410-фотовариант има 3 люка и тъмна кабина. Може да излита и каца на малки почвени писти и да поддържа малки скорости на летене (което го прави подходящ за аерозаснемане в едри мащаби).
·     Дължината на АН-30, L-410 и Cessna 404 Titan е съответно 29, 17,5 и12 m; размахът на крилата – 24,3, 16,6 и 14,1 m; височина (на земята) за АН-30 и L-410 – 8,3 и 6 m.

За аерозаснемане в страна се използват самолетите Антонов АН-30, L-410 фотовариант и Cessna 404 Titan.

8.     СПЪТНИЦИ ЗА ДИСТАНЦИОННИ ИЗСЛЕДВАНИЯ

Таблица 8 съдържа основни характеристики на някои от общоизползваните спътници за оптически дистанционни изследвания.

За картографиране в страната са използвани изображения, получени от спътниците QuickBird и Ikonos.

Литература

  1.      Кацарски, И. Основи на фотограметрията (Записки). София, ГИС София ЕООД, 2002.
  2.      Кацарски, И. Приложни и теоретични въпроси на фотограметрията (Сборник). София, ГИС София ЕООД, 2005.
  3.      Albertz / Kreiling. Photogrammetrisches Taschenbuch, 3. Auflage. Karlsruhe, Herbert Wichmann Verlag, 1980.
  4.      Konecny, G. Geoinformation – Remote Sensing, Photogrammetry and Geographic Information Systems. London and New York, Taylor & Francis, 2003.
  5.      Manual of Photogrammetry, 5th edition. Bеthesda, Maryland, American Society for Photogrammetry and Remote Sensing, 2004.
  6.      Petrie, G. Airborne Digital Frame Cameras. Emmelord, Тhe Netherlands, Geoinformatica, 7, 2003.
  7.      Schenk, T. Digital Photogrammetry, Vol. I. Laureville, Ohio, Terra Science, 1999.
  8.      Stoney, W. E. ASPRS Guide to Land Imaging Satellites. Mitretek Systems, 2004.

Автор

Super User

И все пак тя се върти…
Rotating_earth
Rotating_earth
От категорията
  • Аерофото помага за планиране на кризи в Австралия
    Аерофото помага за планиране на кризи в Австралия

    Нов инструмент помага на властите в Австралия да се справят с тежки метеорологични условия, съобщава GIM International. Платформата за въздушни снимки и анализ на местоположението

  • Пуснаха джобни версии на важни закони
    Пуснаха джобни версии на важни закони

    Пуснаха джобни издания на закона за кадастъра и имотния регистър и на закона за устройство на територията.

  • МРРБ: 4000 дка свлачища са картирани с аерофото
    МРРБ: 4000 дка свлачища са картирани с аерофото

    В изпълнение на проект BG16M1OP002-4.003-0003-C03 „Превантивни дейности чрез изграждане/възстановяване на контролно-измервателни системи в регистрирани свлачищни райони”, Министерството на регионалното развитие и благоустройството е извършило аерофото

Гео-портал на минестерството на отбраната

Contact Us