Лобанов А.Н. Фотограмметрия

Подождите немного. Документ загружается.

§ 182. Применение космических снимков в геологии

К геологическому изучению Земли, необходимому для научного

прогнозирования полезных ископаемых, предъявляются высокие

требования. Это вызывает необходимость использования таких ме-

тодов исследования, которые позволяют оперативно получить свод-

ные данные по большим районам с целью выявления наилучших

перспективных участков для производства детальных работ.

К таким методам относятся аэрофотосъемка и космическая

съемка.

Геологическое дешифрирование аэрофотосъемочных материалов

позволяет выявить разобщенные элементы структур, объективно

проанализировать их и увязать в одно целое. Однако аэрофотоме-

тоды имеют существенные недостатки: ограниченность площади,

захватываемой съемкой, и однородность ее выполнения. Эти не-

достатки снижают возможности сопоставления и сравнительного

анализа отдельных районов. Даже использование мелкомасштабных

аэроснимков не устраняет этих недостатков [10].

Космические съемки лишены этих недостатков и обеспечивают

получение информации на качественно новом, уровне. Фотографи-

рование с космических носителей позволяет получить единое изо-

бражение геологических и геоморфологических объектов регио-

нального и даже глобального масштабов. Это изображение содер-

жит и дополнительную информацию для более объективной оценки

различных фактов, а также для выводов и заключений, играющих*

важную роль в развитии геологии.

При обработке космических снимков основное внимание обра-

щается на выявление региональных структур и изучение взаимо-

отношений между ними. В процессе дешифрирования этих снимков

получены новые данные о геологическом строении обширных тер-

риторий. Наиболее отчетливо на космических снимках выделяются

разрывы и участки развития четвертичных отложений. Можно

выявить целую сеть разломов поверхности Земли — от крупней-

ших, охватывающих географические области, до относительно

мелких.

Изучая по космическим снимкам участки земной коры четвер-

тичного периода, можно наблюдать не только четкие области их

широкого развития, но и определять распространение этих обра-

зований в пределах отдельных, иногда довольно узких долин даже

в горных районах.

Относительно хорошо на космических снимках удается выявить

массивы гранитов.

Основными признаками при геологическом дешифрировании кос-

мических снимков являются особенности строения рельефа и ха-

рактер фотоизображения. Например, для образований четвертич-

ного периода типичен более светлый тон. Гранитные массивы, ча-

сто образующие возвышенности и сеть трещин, отличаются по ха-

рактерному рисунку фотоизображения.

534

Удалось установить связь особенностей космических снимков

геологических образований с физико-географическими характери-

стиками местности. В равнинных областях с относительно простым

геологическим строением обнаружены участки развития, различ-

ные по возрасту и происхождению, существенно уточнены обзор-

ные геологические карты и получен весьма важный новый мате-

риал по строению пластов на большой глубине.

В равнинных и горных областях со сложным геологическим

строением наибольшее количество данных при дешифрировании

снимков получено о тектоническом строении.

По результатам дешифрирования космических снимков состав-

лены сводные карты структурно-геологического строения обшир-

ных территорий.

Космические снимки в разных зонах спектра характеризуются

различной геологической информативностью. Поэтому возникла

необходимость их совместного комплексного использования. Целе-

сообразно создание синтезированных изображений в цветах, наи-

более ярко подчеркивающих дифференциацию геологических объек-

тов. Зто открывает дополнительные возможности для геологии и

особенно для изучения нефтегазоносных районов.

§ 183. Применение космических снимков

в сельском хозяйстве и для охраны природной среды

Космические съемки открыли большие возможности для изуче-

ния сельскохозяйственного производства. Они позволяют опреде-

лить особенности использования земель и выявить элементы сель-

скохозяйственной организации территории.

На космическом снимке можно выделить пашни, леса, кустар-

ники, крупные массивы естественных кормовых угодий, пастбища

и сенокссы, залежи и др.

Границы пашни выявляются с помощью прямых дешифровочных

признаков — формы, размера, тона и структуры изображения, но

с разной степенью достоверности в различных природных зонах.

Для пашни равнин характерны прямолинейные, угловатые очер-

тания, благодаря которым она четко выделяется среди других уго-

дий. Для пахотных массивов типична мозаичность структуры, воз-

никающая вследствие изменения фототона полей от почти белого

до почти черного в зависимости от вида сельскохозяйственных куль-

тур, состояния посевов и других причин. Небольшие участки пашни

в горах, пастбища и другие менее четко изобразившиеся объекты

можно выявить по косвенным признакам.

Особенно контрастна граница между пашней и лесом. Значи-

тельно менее четко заметна граница между пашней и естественными

кормовыми угодиями, так как фототон некоторых пахотных угодий,

особенно под посевами кукурузы, очень близок к серому тону степ-

ных участков, используемых под пастбища.

Густые леса на космических снимках легко различаются от

редкостойных по фототону и структуре изображений. Редколесье

535.

выделяется среди сплошных массивов леса более светлым тоном

с пятнистым рисунком и крупнозернистой структурой. Густые леса

характеризуются мелкозернистой структурой темного тона.

Искусственные лесные насаждения — лесополосы и лесные пи-

томники выделяются на фоне других угодий правильными очерта-

ниями — линейными для "лесных полос и прямоугольными для

лесных питомников.

Сады, как правило, имеют квадратную или прямоугольную

форму. Они находятся обычно вблизи или на окраинах населенных

пунктов. На снимке фототон садов темно-серый, почти черный,

обычно мелкозернистый, иногда полосчатый.

Естественные кормовые угодья выявляются значительно труд-

нее, чем пашни и леса. На снимке они имеют оттенки от светлого

до темно-серого цвета. В равнинных районах эти угодья приуро-

чены в большинстве случаев к террасам или к склонам и днищам

балок. Границы естественных кормовых угодий с соседними

угодьями (за исключением границ с пашнями), как правило, не-

прямолинейны, форма их неправильная. Наиболее четко видна

граница с лесными угодьями благодаря резкому различию в фо-

тотоне и структуре их изображений.

Участки пастбищ дешифрируются достаточно уверенно в рав-

нинных районах. Их четкую границу со стороны междуречных рав-

нин определяют контуры пашен, а со стороны ложбин — лесная

растительность и зеркала озер. Пастбища горных районов выяв-

ляются по характерной зернистой структуре редколесных участ-

ков, имеющих более темный тон по сравнению с общим светло-

серым тоном травяного покрова.

По космическим снимкам, полученным в разное время года,

можно определить состояние посевов и прогнозировать урожай,

а также составлять календарь сельскохозяйственных работ, т. е.

устанавливать оптимальные сроки внесения удобрений, борьбы

с вредителями сельскохозяйственных культур, уборки урожая

и т. д.

Спектрозональные и многозональные снимки, а также снимки,

полученные путем оптического синтеза по исходным черно-белым

изображениям, позволяют существенно повысить достоверность

сельскохозяйственного дешифрирования.

Космические съемки имеют большое значение и для охраны

природной среды. Пена на поверхности водоемов, нефтяные пленки

и другие образования, возникшие в результате сброса неочищен-

ных или недостаточно очищенных сточных вод коммунально-быто-

вого хозяйства городов и промышленности, могут быть выявлены

по космическим снимкам. Последовательные съемки через опреде-

ленные промежутки времени позволяют определить интенсивность

загрязнения водоемов. На снимках хорошо видны дымовые хвосты

промышленных предприятий. Таким образом, имеется возмож-

ность обнаружить источники задымления атмосферы, определить

радиусы их действия и осуществить контроль за правильностью

размещения жилых городских массивов.

536.

§ 184. Исследование Луны и других небесных тел

по космическим снимкам

Запуском первого в мире искусственного спутника Земли Со-

ветский Союз открыл новую эру в истории человечества — эру ос-

воения космического пространства. В нашей стране успешно вы-

полняется научно обоснованная программа исследования космоса,

Луны и планет.

Одним из основных направлений практической космонавтики

является дистанционное зондирование планет и их спутников оп-

тическими средствами, прежде всего методом фотографирования.

Советские космические станции первыми достигли поверхности

Луны, Венеры и Марса, осуществили мягкую посадку на их по-

верхность, получили изображения обратной стороны Луны и па-

норамы отдельных участков лунной территории.

Снимки обратной стороны Луны, полученные с автоматических

станций «Луна» и «Зонд», впервые доставили информацию о неви-

димой с Земли части лунной поверхности и получили высокую

оценку как выдающееся достижение советских ученых.

На станциях «Луна-3» и «Зонд-З» действовали фототелевизион-

ные системы, представляющие собой соединение фотоаппарата,

проявочного устройства, телевизионной камеры и радиопередат-

чика. Изображение Луны получалось на фотопленке и проявлялось

на борту станции, затем просматривалось телекамерой и передава-

лось на Землю в виде электрических сигналов. На Земле эти сиг-

налы принимались и с помощью фототелеграфного аппарата пре-

образовывались в фотографические изображения.

Во время полета станции «Зонд-5» впервые в мире была решена

проблема возвращения космических аппаратов из дальнего кос-

моса. Станция облетела Луну и вернулась на Землю, совершив

мягкую посадку в заданном районе. Тогда же было положено на-

чало практическому использованию космической фотосъемки: при

полете станции с расстояния 90 тыс. км была сфотографирована

Земля. Глобальные снимки Земли со станции «Зонд-5» использо-

ваны для изучения закономерностей распределения облачных об-

разований и для разработки методики определения размеров кос-

мических тел по их фотографическим изображениям, а также для

решения других задач.

Размеры Луны определены по снимкам, полученным межпла-

нетными автоматическими станциями «Зонд-6, «Зонд-7», «Зонд-8»

с расстояний около 10 тыс. км.

В результате полета станции «Зонд-6» впервые в мире были по-

лучены и доставлены на Землю снимки обратной стороны Луны,

позволившие составить карту ее поверхности.

На борту станций «Зонд» находилась съемочная камера с фо-

кусным расстоянием 400 мм и форматом кадра 13 к 18 см. Она обес-

печила получение высококачественных снимков, значительно пре-

восходящих телевизионные'изображения, ранее переданные с тех

же расстояний. Например, телевизионные системы передают до

537.

12 тонов различной плотности, а фотоснимки — до 100. Разрешаю-

щая способность фототелевизионных снимков 10 лин/мм, а фото-

снимков — в 10—20 раз больше, чем значительно увеличивает

объем фотоинформации. Кроме того, фотоснимки имеют весьма ма-

лые геометрические искажения по сравнению с телевизионными

изображениями.

Результаты панорамной съемки с советского лунохода представ-

лены на рис. 91 и 92.

Снимки Марса использованы для построения опорной сети и со-

ставления карты сфотографированной поверхности этой планеты.

В нашей стране изучением Луны и других небесных тел по

космическим снимкам занимаются АН СССР, МИИГАиК,

ЦНИИГАиК и др.

Большое значение в деле освоения космического пространства

имеют совместные исследования, выполняемые Советским Союзом

с другими социалистическими странами, а также с США, Францией

и Индией. Например, в результате содружества АН СССР и фирмы

«К. Цейсс» (ГДР) разработана автоматизированная многозональ-

ная космическая фотокамера МКФ-6, позволившая значительно

увеличить объем информации, получаемой по снимкам.

Глава 29

ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФОТОГРАММЕТРИИ

Фотограмметрия прошла большой путь — от съемки малых

участков местности с наземных станций и воздушных шаров до изу-

чения планет и их спутников с автоматических космических ко-

раблей.

Методы советской фотограмметрии отличаются оригинальностью

и широким применением их для решения важнейших задач разви

тия народного хозяйства и укрепления обороноспособности страны.

Ряд достижений советских ученых в области фотограмметрии полу-

чил общее признание и отмечен Ленинской и Государственными

премиями, авторскими свидетельствами и дипломами.

Наиболее значительными научными и практическими достиже-

ниями отечественной фотограмметрии являются сверхширокоуголь-

ная аэрофотосъемочная аппаратура, способы определения элемен-

тов внешнего ориентирования снимков в полете, теория и методы

стересфотограмметрической обработки снимков с преобразован-

ными связками, оригинальные стереофотограмметрические при-

боры, аналитическая пространственная фототриангуляция с при-

менением автоматизированного высокоточного стереокомпаратора

и электронной вычислительной машины, теория и методы космиче-

ских съемок и автоматизированные системы для дешифрирования,

составления карт и построения цифровых моделей местности по

аэрокосмической информации.

538.

В развитии советской фотограмметрии участвует большой кол-

лектив ученых научно-исследовательских институтов (ЦНИИГАиК,

Госцентр «Природа», НИИ прикладной геодезии, Лаборатория

аэрометодов Министерства геологии СССР, ИКИ АН СССР, ЦНИИ

транспортного строительства и др.). высших учебных заведений

(МИИГАиК, НИИГАиК, МГУ, МИИЗ, ЛПИ, КГУ и др.), а также

высококвалифицированные специалисты производственных пред-

приятий.

Быстрые темпы развития производительных сил СССР и необ-

ходимость дальнейшего укрепления обороноспособности страны

предъявляют новые требования к картографированию территории.

Непрерывно возрастает объем топографо-геодезических работ.

Бурно развивающееся народное хозяйство, освоение новых про-

мышленных и сельскохозяйственных районов, мелиорация зе-

мель, лесонасаждение, строительство гидростанций, образование

внутренних морей и водохранилищ, освоение пустынь — все это

непрерывно меняет географию нашей страны и требует системати-

ческого обновления топографических карт. Для строительства го-

родов, промышленных и сельскохозяйственных объектов, а также

для освоения природных богатств необходимы крупномасштабные

карты.

Большая роль в решении новых задач, поставленных перед го-

сударственной топографо-геодезической службой, принадлежит

фотограмметрии.

Трудно переоценить значение фотограмметрии для изучения

нетопографических объектов, а также для освоения космического

пространства.

В связи с этим современная фотограмметрия развивается по

следующим основным направлениям:

1. Повышение измерительных и изобразительных свойств сним-

ков:

создание более совершенных фотоаппаратов с большой разре-

шающей силой и возможно малой дисторсией:

использование голографических изображений;

изготовление новых сортов черно-белой, спектрозональной и

цветной фотопленок с высокой разрешающей способностью и прак-

тически недеформирующейся основой;

разработка высокоточных методов калибровки фотокамер, по-

зволяющих определить элементы внутреннего ориентирования,

снимка и выявить систематические ошибки фотоизображения;

разработка эффективных методов оценки качества изображения.

Улучшение измерительных и изобразительных свойств снимков

позволит повысить точность фотограмметрических процессов и со-

кратить объем полевых работ по геодезическому обоснованию

съемки и дешифрированию снимков.

2. Совершенствование и применение радиолокационных и Дру-

гих средств, обеспечивающих возможность получения информации

о местности в любое время суток и независимо от метеорологических

условий. Разработка оптимальных способов использования этой

539.

информации для определения координат точек местности и состав-

ления топографических карт.

3. Повышение точности применяемых способов и создание но-

вых методов определения элементов внешнего ориентирования

снимков в полете.

4. Совершенствование и широкое применение аналитической

пространственной фототриангуляции и других аналитических ме-

тодов фотограмметрии, основанных на использовании высокоточ-

ных измерительных приборов и электронных вычислительных ма-

шин.

5. Автоматизация процессов фотограмметрической обработки

снимков путем создания приборов и систем, обеспечивающих зна-

чительный подъем производительности труда и освобождающих

оператора от выполнения однообразной и утомительной работы.

6. Разработка и освоение фотограмметрических методов изу-

чения шельфовых зон морей и океанов.

7. Развитие методов фотограмметрии применительно к решению

нетопографических задач с целью удовлетворения запросов различ-

ных отраслей науки и народного хозяйства.

8. Географические исследования и изучение природных ресурсов

с помощью спутников, автоматических и пилотируемых аппаратов.

9. Исследование космического пространства по снимкам пла-

нет и их спутников, полученным с космических кораблей.

10. Разработка оптимальных методов организации труда и ав-

томатизации управления фотограмметрическим производством.

В нашей стране имеются все условия для успешного решения

этих сложных проблем.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Атлас обратной стороны Луны. Ч. 4. М., Наука, 1975.

2. Бобир Н. Я-, Лобанов А. Я., Федорук Г. Д. Фотограмметрия, М.,

Недра, 1974.

3. Большаков В. Д., Гайдаев П. А. Теория математической обработки

геодезических измерений. М., Недра, 1977.

4. Бруевич П. Н., Кириленко В. С., Лысков Г. А. Наземная фототопог-

рафическая съемка при инженерных изысканиях. М., Недра, 1979.

5. Гонин Г. Б. Космическая фотосъемка для изучения природных ре-

сурсов. Л., Недра, 1980.

6. Дейнеко В. Ф. Аэрофотогеодезия. М., Недра, 1968.

7. Дробышев Ф. В. Основы аэрофотосъемки и фотограмметрии. М.

Недра, 1973.

8. Инструкция по фотограмметрическим работам при создании топо-

графических карт и планов. М., Недра, 1974.

9. Киенко Ю. П. Аналитические методы определения координат в на-

земной стереофотограмметрии. М., Недра, 1972.

10. Исследование природной среды космическими средствами. М., изд.

АН СССР, 1975.

11. Книжников Ю. Ф. Исследование движения льда горных ледников

стереофотограмметрическим методом. М., Наука, 1973.

12. Коншин М. Д. Аэрофотограмметрия. М., Недра, 1967.

13. Куштин И. Ф. Рефракция световых лучей в атмосфере. М., Недра,

1971.

14. Лобанов А. Н., Бруевич П. Н. Наземная стереофотограмметриче-

ская съемка.— В кн.: Итоги науки и техники, сер. Геодезия и аэрофото-

съемка, т. 10. М., ВИНИТИ, 1975, с. 6—90.

15. Лобанов А. Н., Журкин И. Г. Автоматизация фотограмметрических

процессов. М., Недра, 1980.

16. Метелкин А. И. Основы архитектурно-строительной фотограммет-

рии. Воронеж, изд-во Воронеж, ун-та, 1981.

17. Методы изысканий и проектирования автомобильных дорог Iпри-

менением ЭВМ. Тр. ГИПРОДОРНИИ. Вып. 18. М., 1976.

18. Наземная стереофотограмметрическая съемка горных разрабо-

ток/А. П. Трунин, Е. Л. Аствацатуров, Д. П. Кораблев и др. М., Недра,

1979.

19. Надежная стереофотограмметрия при инженерных изысканиях и

съемках. Новосибирск, изд. Сибгипрошахт, 1975.

20. Павлов В. И. Математическая обработка фотограмметрических из-

мерений. Л., Недра, 1976.

21. Полякова В. А. Точность и надежность аналитической фототриангу-

ляции. М., Недра, 1977.

22. Радиолокационная фотограмметрия/В. И. Аковецкий, Г. Н. Дон-

сков, Ю. Н. Корнеев, Л. Б. Неронский. М., Недра, 1979.

23. Рапасов П. Н. Стереофотограмметрия для целей картографирования

и решения инженерных задач. М., Недра, 1982.

24. Руководство по обновлению топографических карт. М. ОНТИ,

ЦНИИГАиК, 1977.

25. Руководство по применению фототеодолитной съемки при инженер-

ных изысканиях для строительства. М., Стройиздат, 1976.

26. Руководство по топографическим съемкам в масштабах 1 :$5000,

1 : 2000, 1 : 1000 и 1 : 500. Фототеодолитная съемка. М., Недра, 1977.

27. Русинов М. М. Инженерная фотограмметрия. М., Недра," 1966.

28. «Салют» на орбите. М. Машиностроение, 1973.

541.

29. Сердюков В. М. Фотограмметрия в промышленном и гражданском

строительстве. М., Недра, 1977.

30. Стереофотограмметрическая съемка инженерных взрывов. М.,

изд. АН СССР, 1977.

31. Трунин А. П., Финаревский И. И., Чистяков С. В. Фототеодолитная

съемка в крупных масштабах. М., Недра, 1978.

32. Тюфлин Ю. С. Способы стереофотограмметрической обработки сним-

ков, полученных'.с подвижного базиса. М., Недра, 1971.

33. Урмаев М. С. Орбитальные методы космической геодезии. М.,

Недра, 1981.

34. Финаревский И. И. Уравнивание аналитической фототриангуляции.

М., Недра, 1976.

35. Финковский В. Дорожинский А.Л. Методы и алгоритмы создания

цифровой'модели рельефа для машинного проектирования мелиоративных

систем. Львов, Высшая школа, 1980.

36. Фототриангуляция с применением электронной цифровой вычисли-

тельной машины/А. Н. Лобанов, Р. П. Овсянников, В. Б. Дубиновский и

др. М., Недра, 1975.

37. Черный А. Н. Рентгенотопография. М., Недра, 1981.

38. Воппеуа1 Н. РЬок>2гатте1пе §ёпёга1е. Рапз, 1972.

39. ОНовН 5. К- Апа1Шса1 РЬо1оггатте*гу. Уогк, 1979.

40. НапйЬоок 1Моп-(:оро§!гарЫс РЬо1о§гатте1гу. Атепсап 5ос1е1у оГ

РЬо1о§гатте1гу. Ра11з СЬигсЬ, 1979.

41. Ьазг1д К• Р. ЕрИезгеИ Ро1о§гатте1:па. Вийарез!, 1977.

42. Мапиа1 оГ РЬо{о@гатгпе{гу. У1г§1ша, Атепсап 5ос1е1у о! РЬо(о-

§гатте1гу, РаПз СЬигсЬ, 1980.

43. Мапиа1 о! Кето1е Зепзтд. У1гдт1а, Атепсап 5ос1е!у о! РЬо!о§-

гатте!гу.

РаПз СЬигсЬ, 1978.

44. Кй§ег Р1еЫскпег /.. Не^еп&Ьигц'г К• РЬо1о§гатте1пе. ВегПп,

1978.

45. Хайдушки И. Т. Фотограмметрия. София, Техника, 1978.

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Абрис 488

Абрисные копии 498

Автограф фирмы «Вильд» 339

Автоматизация стереоизмерений 462

Аккомодация глаза 33

Анаглиф 43

Анаглифический способ 41

Аналитический способ

— — взаимного ориентирования

пары снимков 273, 281

— — внешнего ориентирования мо-

дели 287

— — обработки наземных сним-

ков 71

— — пространственной фототриан-

гуляции 410, 417, 410, 428

— — радиальной плановой фото-

триангуляции 218

— — составления карты 356, 478, 482

— — трансформирования снимка

170

— — трансформирования стерео-

пары 375

Аналитический стереоприбор 354

Аналитический фотокартограф

А. Н. Лобанова и И. Г. Журкина

467

Аэрорадионивелирование 405

Аэрофотоснимок

— горизонтальный 137, 147

— перспективный 137

— плановый 137

Аэросъемочная камера 12

(Аэрофотоаппарат 12

Аэрофотограмметрия 134

Аэрофотосъемка 229, 486, 497

Аэрофототопографическая съемка 7

Базис

— глазной 27

— стереоскопа 34

— фотографирования 233

Базисная плоскость 233

— точка 233

Базисные каретки 301

— линии 233

Бинокулярное зрение 27

Бинокулярный микроскоп 67

Взаимное ориентирование

— — моделей 417

— снимков 260

Влияние атмосферной рефракции 19,

— деформации снимков

— дисторсии объектива 12, 449

— кривизны Земли 24, 58, 417,

454, 524

— ошибки измерения базиса 88

— ошибок измерения модели 456

— ошибок измерения снимков 88

— ошибок элементов ориентирова-

ния снимков 208

— рельефа местности 162

— стеклянных пластин 210

— угла наклона снимка 158

Внешнее ориентирование

— — модели 286

— — снимков 389

Внутреннее ориентирование снимков

261

Высота фотографирования 134, 260

Геодезическая основа 108

Геодезическая точка 108

Геодезические координаты 48

Геометрические свойства

— — аэрофотоснимков 134, 232

— — космических снимков 513

— — наземных снимков 55

— — панорамных снимков 65

— •— сканерных снимков 510

— — фототелевизионных снимков

513

Геометрические условия фототран-

сформироваиия 171

Геоцентрические координаты 135,

414

Главная базисная плоскость 233

— вертикаль 135

— вертикальная плоскость 135

— горизонталь 135

— зрительная плоскость 28

— точка снимка 134

— точка схода 135

Главное расстояние стереоскопа 34

Главный луч 134

Глазной базис 27

Глубина фокуса 294

Горизонталь 135

Гороптер 29

Графическая фототриангуляция 223

Графическое трансформирование 168

Двойная обратная засечка 261

Двойной проектор 292, 337

Деформация

560.