RU2207504C1

RU2207504C1 - Method for large-scale aerial photography

Info

Publication number: RU2207504C1
Application number: RU2001132953/28A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Манаков
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ЦКМ"
Priority date: 2001-12-06
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2003-06-27

Abstract

FIELD: photogrammetry, in particular, digital photogrammetry, applicable for cadastre surveys, large-scale topographic surveys, mine surveying, prospecting work and monitoring of extended objects, also may be used in other branches of national economy. SUBSTANCE: the method consists in installation of the surveying device over the preset point of surface, plan survey of the surface of the preset scale. Then the surveying device is lowered to the height of survey of an increased scale providing a confident recognition of the reference point on the digital photograph. The surveying device is moved in the horizontal plane so that the reference point would come to the field of vision of the surveying device. A survey of the surface reference point is made. Then the surveying device is moved to the next point of the surface to a distance providing for the necessary overlapping of the digital photo of the preset scale. Processing of the survey materials is performed. EFFECT: enhanced precision of cadastre and topographic surveys, improved conditions for construction of phototriangulation for the area of work, enhanced economical effect and simplified surveying work, automated processing of information, provided calibration of the surveying equipment. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к фотограмметрии, конкретно - к цифровой фотограмметрии, и может быть использовано для проведения кадастровых съемок, крупномасштабных топографических съемок, маркшейдерских работ, проектно-изыскательских работ и мониторинга протяженных объектов, а также применено в других отраслях народного хозяйства. The invention relates to photogrammetry, specifically to digital photogrammetry, and can be used for cadastral surveys, large-scale topographic surveys, surveying, design and survey works and monitoring of extended objects, and is also used in other sectors of the national economy.

Известны способы дистанционного зондирования поверхности путем съемки поверхности воздушно-подвесной системой, включающие установку транспортного средства со съемным устройством в заданной точке поверхности, подъем съемочного устройства на тросе необходимой высоты и плановую съемку поверхности (см. В. А. Варанесян. Радиоэлектронная разведка. - М.: Воениздат 1990, с. 230). Недостатком этих способов является то, что съемка осуществляется с фиксированной по высоте точки в плане поверхности. Это не позволяет повышать точность определения координат поверхности. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ, включающий установку съемочного устройства над заданной точкой, плановую съемку поверхности, съемку поверхности, перемещение съемочного устройства по вертикали и обработку материалов съемки (см. патент RU 2087863, МПК 6 G 01 C 11/00, 1997 г.). Недостатком этого способа является то, что съемка опорных точек (маркировочных знаков) и поверхности осуществляется с одной и той же фиксированной по высоте точки в плане поверхности. Это не дает возможности осуществлять уверенную привязку к опорным (реперным) точкам, повышать точность определения координат поверхности и осуществлять калибровку съемочной аппаратуры. Known methods for remote sensing the surface by surveying the surface with an air-suspension system, including installing a vehicle with a removable device at a given point on the surface, lifting the filming device on a cable of the required height and scheduled shooting of the surface (see V. A. Varanesyan. Electronic intelligence. - M .: Military Publishing House 1990, p. 230). The disadvantage of these methods is that the survey is carried out with a fixed height point in terms of surface. This does not allow to increase the accuracy of determining the coordinates of the surface. The closest in technical essence to the proposed method is a method that includes installing a shooting device over a given point, scheduled shooting of a surface, shooting a surface, moving the shooting device vertically and processing shooting materials (see patent RU 2087863, IPC 6 G 01 C 11/00 , 1997). The disadvantage of this method is that the shooting of reference points (marks) and the surface is carried out with the same fixed height point in the surface plan. This makes it impossible to carry out confident binding to reference (reference) points, to increase the accuracy of determining the coordinates of the surface and to calibrate the shooting equipment.

Техническим результатом предлагаемого способа является повышение точности кадастровой и топографической съемки, улучшение условий для построения фототриангуляции на район работ, повышение экономичности и упрощение съемочных работ, автоматизация процессов обработки информации, возможность провести калибровку съемочной аппаратуры, оперативное решение задач. The technical result of the proposed method is to increase the accuracy of cadastral and topographic surveys, to improve the conditions for constructing phototriangulation to the area of work, to increase profitability and simplify survey work, to automate information processing, the ability to calibrate survey equipment, and solve problems quickly.

Указанный технический результат достигается тем, что съемка ведется аэростатом со съемочной аппаратурой на нескольких уровнях по высоте в горизонтальном (сверху) плане, причем съемочные работы ведутся в два этапа, на первом этапе с высотной точки над участком выполняется плановая съемка заданного масштаба, на втором этапе аэростат со съемочной аппаратурой опускают на высоту съемки увеличенного масштаба, который обеспечивает уверенное распознавание реперной точки (точки с известными координатами) на цифровом снимке, и на этой высоте перемещают съемочное устройство в горизонтальной плоскости так, чтобы реперная точка попала в поле зрения съемочного устройства, и выполняют съемку реперной точки поверхности с повышенным разрешением относительно заданного масштаба съемки. Масштабирование снимков и привязка их друг к другу выполняется коррелятором программно в автоматическом режиме после дешифрирования реперной точки и ее индексации на растре снимка увеличенного масштаба. С целью калибровки съемочного устройства и повышения точности сети фототриангуляции формируют локальную повышенной точности сеть фототриангуляции с помощью съемки увеличенного масштаба с необходимыми продольными и поперечными перекрытиями цифровых снимков, покрывающих поверхность, включающую не менее трех реперных точек. После этого приступают к съемке следующего снимка стереопары заданного масштаба съемки. The specified technical result is achieved by the fact that the survey is carried out with a balloon with survey equipment at several levels in height in the horizontal (top) plan, and survey work is carried out in two stages, at the first stage, a planned survey of a given scale is performed from a height above the site, at the second stage an aerostat with filming equipment is lowered to a height of an enlarged scale, which ensures reliable recognition of a reference point (a point with known coordinates) in a digital image, and at this height emeschayut recording device in the horizontal plane so that the reference point has got into the field of view of the recording device and performing recording surface of the reference point with an increased resolution relative to a predetermined reproduction ratio. Scaling of images and their binding to each other is performed by the correlator programmatically in automatic mode after decryption of the reference point and its indexing on the raster of the enlarged image. In order to calibrate the filming device and improve the accuracy of the phototriangulation network, a local increased accuracy phototriangulation network is formed using an enlarged scale survey with the necessary longitudinal and transverse overlaps of digital images covering a surface including at least three reference points. After that, they start shooting the next picture of a stereo pair of a given shooting scale.

Сущность способа поясняется чертежами. На фиг.1 показана общая схема осуществления способа, на фиг.2 показана методика формирования локальной сети фототриангуляции. На фигурах обозначено: аэростат 1, съемочное устройство (цифровой фотоаппарат) 2, тросовая система 3, якорь с катушкой 4, реперная точка (например, колышек с известными координатами) 5, цифровой снимок увеличенного масштаба 6, цифровой снимок заданного масштаба съемки 7, второй цифровой снимок стереопары заданного масштаба съемки 8, опорные точки локальной сети фототриангуляции с известными координатами 9, точка для съемки снимка заданного масштаба А, точка на высоте, позволяющей выполнить съемку увеличенного масштаба и провести уверенное распознавание реперной точки на снимке В, точка, позволяющая выполнить съемку увеличенного масштаба и обеспечивающая попадание реперной точки в поле зрения съемочного устройства С, смещение второго снимка заданного масштаба относительно первого для формирования стереопары L. The essence of the method is illustrated by drawings. Figure 1 shows the General scheme of the method, figure 2 shows the method of forming a local network of phototriangulation. In the figures: aerostat 1, filming device (digital camera) 2, cable system 3, anchor with coil 4, reference point (for example, a peg with known coordinates) 5, digital photograph of an enlarged scale 6, digital photograph of a given shooting scale 7, second digital picture of a stereo pair of a given shooting scale 8, reference points of a local network of phototriangulation with known coordinates 9, a point for shooting a picture of a given scale A, a point at a height that allows you to shoot on an enlarged scale and make sure oznavanie reference point in the image B, a point that allows to take a larger scale and provides a reference point from entering the field of view of the recording device C, the offset of the second image relative to the first predetermined magnitude for forming stereopair L.

Осуществляется способ следующим образом. В точке съемки (фиг.1) размещается комплект аппаратуры, состоящий из аэростата 1, съемочного устройства 2, троса 3, якоря и катушки 4. Аэростат 1 заполняется носителем и на тросе 3 поднимается вертикально вверх до высоты точки А, при которой цифровой снимок заданного масштаба 7 съемочным устройством 2 покрывает запланированный участок. После этого выполняют съемку запланированного участка. Затем аэростат 1 и съемочное устройство 2 опускают с помощью троса 3 и катушки 4 в точку В с высотой, позволяющей выполнить съемку увеличенного масштаба и обеспечивающей разрешение цифрового снимка для уверенного распознавания реперной точки 5. На этой высоте перемещают аэростат 1 и съемочное устройство в точку С, которая гарантирует попадание реперной точки 5 в поле зрения съемочного устройства 2. После этого выполняют съемку увеличенного масштаба цифрового снимка 6 участка с размещенной на нем реперной точкой 5. Затем перемещаются на расстояние L и выполняют съемку следующего снимка 8 для создания стереопары. Обработка данных съемки состоит в том, что на снимке 6 высокого разрешения опознают реперную точку 5 с точностью до пиксела. После этого опознанный на растре пиксел реперной точки 5 индексируют (например, окрашивая в экстремальный цвет) и выполняют масштабирование снимка 6 до масштаба снимка 7, сохраняя индексацию пиксела реперной точки 5. Далее привязка снимка 6 и снимка 7 друг к другу выполняется с помощью коррелятора программно в автоматическом режиме. В результате на растровом снимке 7 заданного масштаба появляется точно маркированный пиксел с реперной точкой 5. С целью калибровки съемочного устройства 2 и повышения точности сети фототриангуляции на запланированный участок заданного масштаба формируют локальную повышенной точности сеть фототриангуляции (фиг.2). Для этого съемкой увеличенного масштаба с необходимыми продольными и поперечными перекрытиями цифровых снимков 6 покрывают поверхность, включающую не менее трех реперных точек 5. Съемка увеличенного масштаба и локальная сеть фототриангуляции должны покрывать площадь снимка заданного масштаба 7. Обработка данных съемки состоит в том, что на снимках 6 высокого разрешения опознают реперные точки 5 с точностью до пиксела и строят локальную сеть фототриангуляции, покрывая поверхность снимка 7 плотной сеткой опорных точек с известными координатами 9. После этого опознанный на растре пиксел опорной точки 9 индексируют (например, окрашивая в экстремальный цвет) и выполняют масштабирование фрагмента растрового изображения, включающего опорную точку 9 до масштаба снимка 7, сохраняя индексацию пиксела опорной точки 9. Далее привязка фрагмента растрового изображения и снимка 7 друг к другу выполняется с помощью коррелятора программно в автоматическом режиме. В результате на растровом снимке 7 заданного масштаба появляется точно маркированный пиксел с опорной точкой 9. The method is implemented as follows. At the shooting point (Fig. 1), a set of equipment is placed, consisting of a balloon 1, a shooting device 2, a cable 3, an anchor and a coil 4. The balloon 1 is filled with a carrier and rises 3 vertically up to the height of point A at a cable, at which a digital image of a given scale 7 filming device 2 covers the planned area. After that, shooting the planned area. Then the balloon 1 and the camera 2 are lowered using a cable 3 and a coil 4 to point B with a height that allows you to shoot on an enlarged scale and provides a digital image resolution for reliable recognition of the reference point 5. At this height, the balloon 1 and the camera are moved to point C , which guarantees that the reference point 5 falls into the field of view of the shooting device 2. After that, an enlarged scale of the digital image 6 of the area with the reference point 5 placed on it is performed. Then, they are moved to a distance yanie L and operate shoot the next image 8 to generate a stereo pair. Processing of the survey data consists in the fact that in the high-resolution image 6, the reference point 5 is recognized with an accuracy of a pixel. After that, the pixel of the reference point 5 recognized on the raster is indexed (for example, by coloring in an extreme color) and the image 6 is scaled to the scale of the image 7, preserving the pixel index of the reference point 5. Next, the image 6 and image 7 are linked to each other using the software correlator in automatic mode. As a result, a precisely marked pixel with a reference point 5 appears on the raster image 7 of a given scale. In order to calibrate the shooting device 2 and increase the accuracy of the phototriangulation network to the planned area of the given scale, a local increased accuracy phototriangulation network is formed (Fig. 2). For this, zoomed-in surveys with the necessary longitudinal and transverse overlap of digital images 6 cover a surface including at least three reference points 5. Oversized surveys and a local network of phototriangulation should cover the area of the image at a given scale 7. Processing of the survey data consists in the fact that the photographs High-resolution 6 will recognize the reference points 5 with an accuracy of a pixel and build a local network of phototriangulation, covering the surface of the image 7 with a dense grid of reference points with known coordinates 9. Then, the pixel of the reference point 9 recognized on the raster is indexed (for example, by coloring in an extreme color) and the fragment of the bitmap image is included, including the reference point 9 to the image scale 7, while the indexing of the pixel of the reference point 9. Next, snap the fragment of the bitmap image and image 7 to each other is performed using the correlator programmatically in automatic mode. As a result, a precisely marked pixel with a reference point 9 appears on a raster image 7 of a given scale.

С помощью полученных данных осуществляются кадастровые и крупномасштабные топографические съемки, маркшейдерские и проектно-изыскательские работы, мониторинг объектов. Наиболее эффективно применение способа для съемок масштабов в диапазоне 1:100 - 1:2000. Особенно высокая производительность работ достигается при съемках линейных объектов и небольших населенных пунктов. Using the data obtained, cadastral and large-scale topographic surveys, surveying and design and survey works, and object monitoring are carried out. The most effective application of the method for filming scales in the range of 1: 100 - 1: 2000. Particularly high performance is achieved when shooting linear objects and small settlements.

Техническая осуществимость изобретения подтверждается широким применением способа в производственном процессе Закрытого акционерного общества "ЦКМ" и осуществляемого с помощью системы для крупномасштабной аэрофотосъемки. Базисная комплектация системы для крупномасштабной аэрофотосъемки включает: специализированное программное обеспечение, разработанное ЗАО "ЦКМ", гелиевый аэростат диаметром 155 см, цифровой фотоаппарат с полем зрения 2836•2132 пиксела, тросовую систему, якорь и катушку, автомобиль, ЭВМ. The technical feasibility of the invention is confirmed by the widespread use of the method in the production process of Closed Joint-Stock Company "CCM" and carried out using a system for large-scale aerial photography. The basic equipment of the system for large-scale aerial photography includes: specialized software developed by ZAO TsKM, a helium balloon with a diameter of 155 cm, a digital camera with a field of view of 2836 • 2132 pixels, a cable system, an anchor and a coil, a car, a computer.

Внедрение данного предложения по сравнению с базовым (2) дает возможность получить экономический эффект за счет повышения точности съемочных работ, более высокого уровня обработки информации и оперативного решения задач. The introduction of this proposal in comparison with the base (2) makes it possible to obtain an economic effect by increasing the accuracy of shooting work, a higher level of information processing and operational problem solving.

Claims

1. Способ крупномасштабной аэрофотосъемки, включающий установку съемочного устройства над заданной точкой поверхности, плановую съемку поверхности заданного масштаба, перемещение съемочного устройства по вертикали и обработку материалов съемки, отличающийся тем, что съемочное устройство опускают на высоту съемки увеличенного масштаба, обеспечивающую уверенное распознавание реперной точки на цифровом снимке и перемещают съемочное устройство в горизонтальной плоскости так, чтобы реперная точка попала в поле зрения съемочного устройства, после чего выполняют съемку реперной точки поверхности, затем перемещаются в следующую точку поверхности на расстояние, обеспечивающее необходимое перекрытие цифрового снимка заданного масштаба съемки. 1. The method of large-scale aerial photography, including installing the filming device over a given point on the surface, scheduled shooting the surface of a given scale, moving the filming device vertically and processing shooting materials, characterized in that the filming device is lowered to a higher shooting height, which ensures reliable recognition of the reference point on digital image and move the shooting device in a horizontal plane so that the reference point falls into the field of view of the shooting device then they shoot the reference point of the surface, then move to the next point on the surface at a distance that provides the necessary overlap of the digital image of a given shooting scale.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что съемкой увеличенного масштаба с необходимыми продольными и поперечными перекрытиями цифровых снимков покрывают поверхность, включающую не менее трех реперных точек поверхности. 2. The method according to claim 1, characterized in that an enlarged scale survey with the necessary longitudinal and transverse overlap of digital images covers a surface comprising at least three reference points on the surface.