RU2508525C1 - Photogrammetric process for identification of moving object elevation above earth surface and aerogeophysical survey device to this end - Google Patents

Abstract

FIELD: instrumentation.

SUBSTANCE: two precalibrated timed photo cameras are set at moving object at know spacing B there between to obtain two overlapping shots of analysed surface. Inertial system connected with control unit is set at moving object to measure moving object angular positions at every time moment. In motion, analysed surface is synchronously photographed, time of operation of said photo cameras and inertial system data are recorded. Proposed device aerogeophysical survey platform is equipped with inertial unit, control unit and two precalibrated timed photo cameras are set at moving object at know spacing B there between to obtain two overlapping shots of analysed surface.

EFFECT: reliable data of aerogeophysical survey.

7 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технологии измерений превышений с использованием методов фотограмметрии, в частности, при аэрогеофизических исследованияхThe invention relates to measuring equipment, namely to a technology for measuring elevations using photogrammetry methods, in particular, in airborne geophysical studies

Известны способ и система определения поправки за рельеф местности при выполнении азрогеофизической съемки, которые включают получение изображения исследуемой зоны, определение геологического состава указанной зоны с использованием данных зафиксированного изображения, определение поправки на рельеф местности для данной геофизической местности (патент РФ №2442193, G01V 3/38). Поправка за рельеф местности вычисляется с использованием данных изменений высоты поверхности или, более конкретно, с учетом изменений высоты летательного аппарата над поверхностью обследуемой зоны. Данные об указанной высоте могут быть получены различными способами, например с использованием данных глобальной системы позиционирования, лазерного локатора, радиолокационными методами.The known method and system for determining the correction for the terrain when performing azerogeophysical surveys, which include obtaining an image of the study area, determining the geological composition of the specified area using the captured image data, determining the correction for the terrain for a given geophysical area (RF patent No. 2442193, G01V 3 / 38). The correction for the terrain is calculated using data of changes in surface height or, more specifically, taking into account changes in the height of the aircraft above the surface of the surveyed area. Data on the indicated height can be obtained in various ways, for example, using data from a global positioning system, a laser locator, and radar methods.

Известны аэрофотограмметрические способы определения координат и высот точек исследуемой поверхности по фотографическим изображениям, получаемым с помощью летательных аппаратов любых видов, путем измерений, выполняемых по двум или более фотоснимкам, полученным из разных точек пространства. Основные принципы аэрофотограмметрии заключаются получении пары перекрывающихся снимков поверхности и последующем анализе полученного изображения (А.Н.Лобанов. Фотограмметрия, Москва, «Недра», 1984, стр.232-242, прототип). Описанная в указанном источнике классическая аэрофотограмметрия ориентирована, в большей мере, на построение модели рельефа или местности с учетом известной высоты фотографирования и/или опорных точек и не может быть в полной мере использована при определении, в частности, высоты полета измерительной системы, буксируемой летательным аппаратом, так как в данном случае для получения достоверных данных по аэрофотоснимкам большое значение приобретает ориентация в пространстве и технические характеристики установленных на подвижном объекте фотокамер.Known aerial photogrammetric methods for determining the coordinates and heights of the points of the studied surface from photographic images obtained using aircraft of any kind, by measurements taken from two or more photographs obtained from different points in space. The basic principles of aerial photogrammetry are obtaining a pair of overlapping surface images and the subsequent analysis of the obtained image (A.N. Lobanov. Photogrammetry, Moscow, Nedra, 1984, pp. 232-242, prototype). The classical aerial photogrammetry described in the indicated source is oriented, to a greater extent, to building a terrain or terrain model taking into account a known photographing height and / or reference points and cannot be fully used in determining, in particular, the flight height of a measurement system towed by an aircraft , since in this case, in order to obtain reliable data on aerial photographs, spatial orientation and technical characteristics installed on a moving object are of great importance kT cameras.

Известно устройство для аэрогеофизической разведки, содержащее летательный аппарат, буксирующий горизонтально расположенную под ним электромагнитную систему, включающую аппаратурный блок, излучающую антенну, приемную антенну (патент РФ №2201603, C01V 3/17, прототип). Указанная электромагнитная система выполнена в виде аэрогеофизической платформы, включающей несущий корпус с расположенными на нем излучающей антенной, аппаратурным блоком, прикрепленным к несущему корпусу, и приемной антенной. Аппаратурный блок размещен в контейнере и является энергетически автономным. Бортовой измерительный комплекс содержит бортовой компьютер, связанный с приемником сигналов ГНСС, а также высотомер.A device for airborne geophysical reconnaissance is known, comprising an aircraft towing an electromagnetic system horizontally located beneath it, including a hardware unit, a radiating antenna, a receiving antenna (RF patent No. 2201603, C01V 3/17, prototype). The specified electromagnetic system is made in the form of an airborne geophysical platform, comprising a supporting body with a radiating antenna located on it, a hardware unit attached to the supporting body, and a receiving antenna. The hardware unit is located in the container and is energy independent. The on-board measuring system contains an on-board computer connected to the GNSS signal receiver, as well as an altimeter.

К недостаткам данного устройства следует отнести ограниченные функциональные возможности, а именно то, что в нем осуществляется измерение только высоты носителя, но не предусмотрено измерение высоты превышения непосредственно аэрогеофизической измерительной платформы над земной поверхностью, что является значимой информацией при интерпретации аэрогеофизических измерений (данных).The disadvantages of this device include limited functionality, namely, that it measures only the height of the carrier, but does not provide for measuring the height of the direct airborne geophysical measuring platform exceeding the earth's surface, which is significant information when interpreting airborne geophysical measurements (data).

Задачей группы изобретений является расширение арсенала средств измерения превышений подвижных объектов над земной поверхностью с использованием фотограмметрии, в том числе при проведении аэрогеофизических работ.The objective of the group of inventions is to expand the arsenal of instruments for measuring the excess of moving objects over the earth's surface using photogrammetry, including when conducting airborne geophysical work.

Технический результат группы изобретений - получение информации о высотном положении подвижного объекта, в частности, при аэрогеофизических исследованиях, а также дополнительной фотографической информации, которая также может быть использована при обработке данных, полученных в ходе аэрогеофизических исследований.The technical result of the group of inventions is to obtain information about the height position of a moving object, in particular, during airborne geophysical studies, as well as additional photographic information, which can also be used in processing data obtained during airborne geophysical studies.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что способ определения превышений подвижного объекта над исследуемой поверхностью характеризуется тем, чтоThe claimed technical result is achieved due to the fact that the method for determining the excess of a moving object over the investigated surface is characterized in that

- на подвижном объекте устанавливают на известном расстоянии В друг от друга две предварительно откалиброванные, синхронно работающие фотокамеры с возможностью получения ими двух перекрывающихся фотоснимков исследуемой поверхности- on a moving object set at a known distance B from each other two pre-calibrated, synchronously working cameras with the possibility of obtaining two overlapping photographs of the test surface

- на подвижном объекте устанавливают связанную с блоком управления инерциальную систему с возможностью измерения угловых положений подвижного объекта в каждый момент времени;- an inertial system connected to the control unit is installed on the moving object with the ability to measure the angular positions of the moving object at any time;

в процессе движения (полета) осуществляют синхронную фотосъемку исследуемой поверхности с заданными временными интервалами, запись времени срабатывания фотокамер и запись данных (показаний) инерциальной системы о соответствующем угловом положении подвижного объекта,in the process of movement (flight), synchronized photographing of the test surface with predetermined time intervals, recording the response time of the cameras and recording data (indications) of the inertial system about the corresponding angular position of the moving object,

- по результатам измерений углового положения подвижного объекта в каждый момент фотосъемки определяют Bz, проекцию базиса В на ось Z, в системе координат с началом в точке фотографирования одной из камер,- according to the measurement results of the angular position of the moving object at each moment of photography, Bz is determined, the projection of the basis B on the Z axis, in the coordinate system with the origin at the point of photographing one of the cameras,

- выполняют фотограмметрическую обработку материалов съемки для каждой синхронно получаемой пары фотоснимков с получением координат Х_А, Y_A, Z_A точки А на исследуемой поверхности - проекцией центральной точки базиса В подвижного объекта на исследуемую поверхность,- perform photogrammetric processing of the shooting materials for each synchronously obtained pair of photographs with obtaining the coordinates X _A , Y _A , Z _{A of} point A on the surface under study - the projection of the center point of the basis B of the moving object on the surface to be studied,

- превышение h подвижного объекта над исследуемой поверхностью определяют по координатам указанной центральной (средней) точки базиса В соответствии с выражением- the excess h of the moving object over the test surface is determined by the coordinates of the specified central (middle) point of the basis In accordance with the expression

$$h=\left|\frac{B_Z}{2}-Z_A\right|$$

; $$h=|\; |\; |\frac{B_Z}{2}-Z_A|\; |\; |$$

;

Где Bz - проекция базиса В на ось Z,Where Bz is the projection of the basis B on the Z axis,

Z_A - аппликата точки А на исследуемой поверхности.Z _A - applicate point A on the test surface.

При этом указанная фотограмметрическая обработка полученных пар фотоснимков включаетMoreover, the specified photogrammetric processing of the obtained pairs of photographs includes

- определение составляющих базиса (B_X, B_Y, B_Z), с использованием которых вычисляют координаты центра подвижного объекта в фотограмметрической системе координат;- determination of the components of the basis (B _X , B _Y , B _Z ), using which calculate the coordinates of the center of the moving object in the photogrammetric coordinate system;

- по известным фокусным расстояниям и координатам главных точек снимков для каждой из фотокамер и координатам точек снимков (х₁, y₁, х₂, y₂) в шести характерных зонах осуществляют расчет элементов взаимного ориентирования снимков в фотограмметрической системе координат;- according to the known focal lengths and coordinates of the main points of the images for each of the cameras and the coordinates of the points of the images (x ₁ , y ₁ , x ₂ , y ₂ ) in six characteristic zones, the elements of the relative orientation of the images are calculated in the photogrammetric coordinate system;

- с учетом данных инерциальной системы (данных об угловом положении фотокамер в каждый момент времени) осуществляют переход к внешней вспомогательной системе координат, задаваемой измерениями ИНС и величиной базиса;- taking into account the data of the inertial system (data on the angular position of the cameras at each moment of time), a transition is made to the external auxiliary coordinate system defined by the ANN measurements and the basis value;

- на левом и правом снимках по координатам Х_А, Y_A и приближенному значению высоты (Z) полета вычисляют координаты измеряемой точки на обоих снимках (x₁, y₁)_A и (x₂, y₂)_A, с помощью коррелятора выполняется итерационный подбор аппликаты Z_A с перевычислением координат (x₁, y₁)_A и (x₂, y₂)_A до максимального значения коэффициента корреляции для областей снимков в указанных точках,- on the left and right pictures, according to the coordinates X _A , Y _A and the approximate value of the altitude (Z) of flight, the coordinates of the measured point are calculated on both pictures (x ₁ , y ₁ ) _A and (x ₂ , y ₂ ) _A , using the correlator iterative selection of applicants Z _A with re-calculation of coordinates (x ₁ , y ₁ ) _A and (x ₂ , y ₂ ) _A to the maximum value of the correlation coefficient for image areas at the indicated points,

- после чего по полученным величинам Z_A и B_Z вычисляют искомую величину h - превышение подвижного объекта над исследуемой поверхностью.- then, according to the obtained values of Z _A and B _{Z, the} sought value h is calculated - the excess of the moving object over the surface under study.

Преимущественно указанным подвижным объектом является аэрогеофизическая платформа.Preferably, said moving object is an airborne geophysical platform.

Заявленный технический результат достигается также тем, что в устройстве для аэрогеофизической разведки, содержащем буксируемую летательным аппаратом снабженную блоком позиционирования ГНСС аэрогеофизическую платформу, включающую несущий корпус с установленными на нем аппаратурным блоком, излучающей антенной, приемной антенной, согласно изобретению указанная аэрогеофизическая платформа снабжена инерциальным блоком, блоком управления и установленными в заданное угловое положение относительно плоскости платформы на указанном несущем корпусе, синхронно работающими фотокамерами, расположенными на известном расстоянии (базисе) друг друга с возможностью получения пары перекрывающихся фотоснимков исследуемой поверхности, при этом первый вход указанного блока управления связан с выходом точного времени блока позиционирования, второй вход - с выходом инерциального блока, а управляющий выход с затворами каждой из указанных фотокамер.The claimed technical result is also achieved by the fact that in the device for airborne geophysical exploration, containing a towed aircraft equipped with a GNSS positioning unit, an airborne geophysical platform, comprising a bearing body with a hardware unit mounted thereon, a radiating antenna, a receiving antenna, according to the invention, said airborne geophysical platform is equipped with an inertial block, the control unit and installed in a predetermined angular position relative to the plane of the platform on the specified with the case, synchronously working cameras located at a known distance (basis) of each other with the possibility of obtaining a pair of overlapping photographs of the surface under study, the first input of the specified control unit is associated with the exact time output of the positioning unit, the second input is with the output of the inertial unit, and the control an output with shutters of each of the specified cameras.

Преимущественно указанные инерциальный блок и блок управления расположены в едином корпусе, а указанные фотокамеры установлены на уровне приемного центра аэрогеофизической платформы.Advantageously, said inertial unit and control unit are located in a single housing, and said cameras are mounted at the receiving center of the airborne geophysical platform.

При этом указанные фотокамеры установлены с возможностью регулировки их углового положения относительно плоскости указанной аэрогеофизической платформы.Moreover, these cameras are installed with the ability to adjust their angular position relative to the plane of the specified airborne geophysical platform.

На фиг.1 показан общий вид устройства согласно изобретению; на фиг.2 приведена блок-схема устройства согласно изобретению; на фиг.3 приведена схема, иллюстрирующая способ согласно изобретению; на фиг 4 показана блок-схема последовательности операций при обработке пар фотоснимков при реализации способа.Figure 1 shows a General view of the device according to the invention; figure 2 shows a block diagram of a device according to the invention; figure 3 is a diagram illustrating a method according to the invention; figure 4 shows a block diagram of a sequence of operations when processing pairs of photographs when implementing the method.

Устройство согласно изобретению содержит аэрогеофизическую платформу 1, связанную с летательным аппаратом (не показано). На указанной аэрогеофизической платформе 1 преимущественно на уровне приемного центра аэрогеофизической платформы 1 установлены фотокамера 2 и фотокамера 3, а также инерциальная система 4 и блок 5 управления. Фотокамеры 2, 3 установлены на жестких специальных креплениях (не показано), выполненных с возможностью регулировки углового положения указанных фотокамер 2, 3. Первый вход указанного блока 5 управления связан с выходом сигнала точного времени приемником сигналов ГНСС, второй вход - с выходом инерциального блока 4, а управляющий выход - с затворами каждой из указанных фотокамер 2 и 3.The device according to the invention comprises an airborne geophysical platform 1 connected to an aircraft (not shown). On the specified airborne geophysical platform 1, mainly at the level of the receiving center of the airborne geophysical platform 1, a camera 2 and a camera 3 are installed, as well as an inertial system 4 and a control unit 5. Cameras 2, 3 are mounted on special rigid mounts (not shown) made with the possibility of adjusting the angular position of these cameras 2, 3. The first input of the specified control unit 5 is connected to the output of the exact time signal by the GNSS signal receiver, the second input to the output of the inertial unit 4 , and the control output with the shutters of each of these cameras 2 and 3.

Инерциальная система 4 включает трехосевой гироскоп, измеряющий эйлеровы элементы (углы) ориентации платформы в пространстве и трехосевой акселерометр, измеряющий моментальные ускорения по осям x, y, z, необходимые для ввода корректирующих поправок в измерения гироскопа за уход оси.Inertial system 4 includes a three-axis gyroscope that measures the Eulerian elements (angles) of the platform's orientation in space and a three-axis accelerometer that measures the instantaneous accelerations along the x, y, z axes, which are necessary to enter corrective corrections in the gyroscope measurements for the axis drift.

Блок 5 управления представляет собой портативный компьютер, снабженный специализированной программной, обеспечивающей прием и запись сигналов точного времени, данных инерциального блока 4 и подачу команд на срабатывание фотокамер 2, 3.The control unit 5 is a portable computer equipped with a specialized software that provides reception and recording of accurate time signals, data of the inertial unit 4 and the issuance of commands for the operation of cameras 2, 3.

Данные, записанные в блоке 5 управления, и материалы фотосъемки фотокамер 2 и 3 после окончания сеанса аэрогеофизических исследований загружаются в стационарный компьютер 6, обеспечивающий обработку материалов съемки, как это будет показано далее.The data recorded in the control unit 5, and the photographing materials of the cameras 2 and 3, after the end of the airborne geophysical research session, are downloaded to the stationary computer 6, which provides processing of the survey materials, as will be shown below.

На геофизической платформе 1 инерциальная система 4 и блок 5 управления могут быть размещены в одной аппаратурной капсуле 7 (фиг.1).On the geophysical platform 1, the inertial system 4 and the control unit 5 can be placed in one hardware capsule 7 (Fig. 1).

Способ согласно изобретению основан на геометрической обратимости точек перекрывающейся пары фотоснимков 8, 9, полученной при фотосъемке из разных точек пространства S₁ и S₂ с помощью фотокамер 2 и 3 с фокусными расстояниями, f₁ и f₂ соответственно, расположенных в указанных точках S₁ и S₂ на известном расстоянии друг от друга, базисе В (фиг.3). Согласно заявляемому техническому решению превышение h подвижного объекта над исследуемой поверхностью, в частности, аэрогеофизической платформы, например над точкой А - проекцией центра платформы на исследуемую поверхность, определяется для точки S₀, находящейся между фотокамерами 2, 3, в центре базиса В.The method according to the invention is based on the geometric reversibility of the points of an overlapping pair of photographs 8, 9 obtained when photographing from different points of space S ₁ and S ₂ using cameras 2 and 3 with focal lengths f ₁ and f ₂ respectively located at the indicated points S ₁ and S ₂ at a known distance from each other, the basis In (figure 3). According to the claimed technical solution, the excess h of a moving object over the surface to be studied, in particular, the airborne geophysical platform, for example, over point A, the projection of the center of the platform onto the surface to be studied, is determined for point S ₀ located between cameras 2, 3 in the center of basis B.

Искомое значение указанного превышения h может быть найдено на основании вычитания вектора S₁A из вектора S₁S₀ (см. фиг.3) с учетом равенства составляющих указанных векторов по осям X и Y из выражения, выведенного авторами:The desired value of the indicated excess h can be found by subtracting the vector S ₁ A from the vector S ₁ S ₀ (see Fig. 3), taking into account the equality of the components of these vectors along the X and Y axes from the expression deduced by the authors:

$$h=\left|\frac{B_Z}{2}-Z_A\right|$$

; $$h=|\; |\; |\frac{B_Z}{2}-Z_A|\; |\; |$$

;

где B_Z - проекция базиса В на ось Z,where B _Z is the projection of the basis B on the Z axis,

Z_A - аппликата точки А.Z _A - applicate point A.

Таким образом, в ходе реализации способа должно быть обеспечено нахождение указанных величин Bz и Z_A.Thus, during the implementation of the method, it must be ensured that the indicated values of Bz and Z _{A are found} .

Работы в соответствии с заявленной группой изобретений осуществляются в следующей последовательности операций.Work in accordance with the claimed group of inventions is carried out in the following sequence of operations.

На подвижном объекте, например аэрогеофизической платформе 1, на известном расстоянии, базисе В, друг от друга устанавливают предварительно откалиброванные фотокамеры 2 и 3 с возможностью получения ими двух перекрывающихся фотоснимков 8, 9 исследуемой поверхности. На указанной аэрогеофизической платформе 1 устанавливают также инерциальную систему 4 с возможностью измерения угловых положений аэрогеофизической платформы 1 и соответственно указанных фотокамер 2 и 3 в каждый момент времени и блок 5 управления. Работа блока 5 управления синхронизована сигналами точного времени от спутниковой системы позиционирования.On a moving object, for example, an airborne geophysical platform 1, at a known distance, basis B, pre-calibrated cameras 2 and 3 are installed from each other with the possibility of obtaining two overlapping photographs 8, 9 of the test surface. An inertial system 4 is also installed on said airborne geophysical platform 1 with the possibility of measuring the angular positions of the airborne geophysical platform 1 and, respectively, these cameras 2 and 3 at each time point and a control unit 5. The operation of the control unit 5 is synchronized by accurate time signals from a satellite positioning system.

В процессе перемещения аэрогеофизической платформы 1 над исследуемой поверхностью по командам с блока управления 5 осуществляется синхронная фотосъемка исследуемой поверхности. Срабатывания затворов фотокамер 2 и 3 осуществляется с заданными временными интервалами, синхронизированными сигналами точного времени, поступающими на блок 5 управления со спутниковой системы позиционирования. Синхронизация времени может производиться единожды перед выполнением полета, далее работы могут вестись по системному времени блока 5 управления. При этом в блоке 5 управления осуществляется запись моментов времени фотографирования (подачи команд). Одновременно в блок 5 управления поступают и записываются данные инерциальной системы 4 о текущем угловом положении аэрогеофизической платформы 1, необходимые для дальнейшей фотограмметрической обработки каждой из пар получаемых фотоснимков 8, 9In the process of moving the airborne geophysical platform 1 over the test surface, synchronous photographing of the test surface is carried out by commands from the control unit 5. The shutters of cameras 2 and 3 are triggered at predetermined time intervals, synchronized accurate time signals arriving at the control unit 5 from the satellite positioning system. Time synchronization can be done once before the flight, then the work can be carried out according to the system time of the control unit 5. At the same time, in the control unit 5, the moments of time for photographing (giving commands) are recorded. At the same time, data from the inertial system 4 on the current angular position of the airborne geophysical platform 1 are received and recorded in the control unit 5, which are necessary for further photogrammetric processing of each of the pairs of obtained photographs 8, 9

Указанная обработка осуществляется по известным из фотограмметрии зависимостям в блоке 6 обработки и включает (фиг.4):The specified processing is carried out according to known dependencies from photogrammetry in the processing unit 6 and includes (figure 4):

1. Ввод в блок 6 обработки данных из блока 5 управления и материалов съемки с фотокамер 2, 3.1. Entering into the processing unit 6 data from the control unit 5 and the shooting materials from the cameras 2, 3.

2. Вычисление составляющих B_X, B_Y, B_Z базиса В по углам крена (α_пл), тангажа (ω_пл) и курса (k_пл) платформы во вспомогательной системе координат S₁XYZ, задаваемой инерциальной навигационной системой 4. (поз.10, фиг.4).2. Calculation of the components B _X , B _Y , B _{Z of the} basis B in the angles of roll (α _pl ), pitch (ω _pl ) and course (k _pl ) of the platform in the auxiliary coordinate system S ₁ XYZ, defined by the inertial navigation system 4. (pos. .10, Fig. 4).

3. Вычисление координат Х_А, Y_A центра S₀ подвижной платформы 1 в указанной системе координат S₁XYZ. (поз.11, фиг.4).3. The calculation of the coordinates X _A , Y _{A of the} center S _{0 of the} moving platform 1 in the specified coordinate system S ₁ XYZ. (item 11, figure 4).

4. По известным фокусным расстояниям f₁ и f₂ фотокамер 2, 3 и известным координатам главных точек о₁ и о₂ снимков 8, 9 (x_o1, y₀₁, х_о2, у_о2) из предварительной калибровки для каждой из фотокамер 2, 3 и плоским координатам соответственных точек снимков 8, 9 (x₁, y₁, x₂, y₂) в шести характерных зонах (измеряемых на снимках 8, 9 автоматизировано, поз.12, фиг.4) осуществляют расчет элементов взаимного ориентирования (углы $${\alpha }_1^{\text{'}}$$

, $$k_1^{\text{'}}$$

, $${\alpha }_2^{\text{'}}$$

, $${\omega }_2^{\text{'}}$$

, $$k_2^{\text{'}}$$

) снимков в базисной фотограмметрической системе координат S₁X'Y'Z'(no3.13, фиг.4).4. According to the known focal lengths f ₁ and f _{2 of} cameras 2, 3 and the known coordinates of the main points o ₁ and o ₂ pictures 8, 9 (x _o1 , y ₀₁ , x _o2 , y _o2 ) from the preliminary calibration for each of the cameras 2 , 3 and the flat coordinates of the corresponding points of images 8, 9 (x ₁ , y ₁ , x ₂ , y ₂ ) in six characteristic zones (measured on images 8, 9 automatically, pos. 12, Fig. 4) calculate the relative orientation elements (angles $${\alpha }_{\mathrm{one}}^{\text{'}\text{'}}$$

, $$k_{\mathrm{one}}^{\text{'}\text{'}}$$

, $${\alpha }_2^{\text{'}\text{'}}$$

, $${\omega }_2^{\text{'}\text{'}}$$

, $$k_2^{\text{'}\text{'}}$$

) images in the basic photogrammetric coordinate system S ₁ X'Y'Z '(no3.13, figure 4).

5. С учетом данных инерциальной системы 4 (данных об угловом положении фотокамер 2, 3 в каждый момент времени α_пл, ω_пл, k_пл) осуществляют переход (поз.14, фиг.4) к указанной вспомогательной системе S₁XYZ (вычисление элементов внешнего ориентирования снимков 8, 9, участвующих в дальнейших вычислениях).5. Taking into account the data of the inertial system 4 (data on the angular position of the cameras 2, 3 at each time point α _pl , ω _pl , k _pl ), a transition (pos. 14, Fig. 4) to the indicated auxiliary system S ₁ XYZ (calculation elements of external orientation of images 8, 9 involved in further calculations).

6. Далее на левом и правом снимках 8, 9 по координатам Х_А, Y_A и приближенному значению высоты Z в системе координат S₁XYZ, определяют координаты измеряемой точки на обоих снимках (x₁, y₁)_A и (x₂, y₂)_A и (х₂, у₂)_А. С помощью коррелятора выполняется итерационный подбор аппликаты Z_A.(поз.15 - поз 16, фиг.4).6. Next, on the left and right pictures 8, 9, at the coordinates X _A , Y _A and the approximate value of the height Z in the coordinate system S ₁ XYZ, the coordinates of the measured point in both pictures (x ₁ , y ₁ ) _A and (x ₂ , y ₂ ) _A and (x ₂ , y ₂ ) _A. Using the correlator, iterative selection of the applicants Z _{A is} performed (pos. 15 - pos. 16, Fig. 4).

7. По полученным величинам Z_A в результате корреляции и значению B_Z (согласно п.2) вычисляется искомая величина h - превышение подвижной платформы 1 над исследуемой поверхностью в точке А (фиг.3) в процессе проведенной аэрогеофизической съемки (поз.17, фиг.4), как7. According to the obtained values of Z _A as a result of the correlation and the value of B _Z (according to claim 2), the desired value h is calculated - the excess of the moving platform 1 over the surface under study at point A (Fig. 3) during the airborne geophysical survey (pos. 17, figure 4) as

$$h=\left|\frac{B_Z}{2}-Z_A\right|$$

; $$h=|\; |\; |\frac{B_Z}{2}-Z_A|\; |\; |$$

;

Где Bz - проекция базиса В на ось Z,Where Bz is the projection of the basis B on the Z axis,

Z_A - аппликата точки А.Z _A - applicate point A.

Описанные выше операции осуществляют для каждой пары фотоснимков, получаемых в процессе перемещения аэрогеофизической платформы над исследуемой поверхностью с получением, таким образом, информации об ее превышениях в точках фотографирования на протяжении всего маршрута. The operations described above are carried out for each pair of photographs obtained in the process of moving the airborne geophysical platform over the surface under study, thus obtaining information about its excess at the points of photographing along the entire route.

Использование технического решения согласно группе изобретений, в частности, при проведении аэроэлектроразведочных работ обуславливает более точное определение превышений аэрогеофизической платформы за счет учета ее углов наклона относительно земной поверхности. Кроме того, данное техническое решение является достаточно экономичным по сравнению, например, с методиками, основанными на измерениях лазерными высотомерами или радиовысотомерами.The use of a technical solution according to a group of inventions, in particular, when conducting aerial exploration, leads to a more accurate determination of the elevations of the airborne geophysical platform by taking into account its inclination angles relative to the earth's surface. In addition, this technical solution is quite economical in comparison, for example, with methods based on measurements by laser altimeters or radio altimeters.

Claims (7)

1. Способ определения превышений подвижного объекта над исследуемой поверхностью, характеризующийся тем, что
- на подвижном объекте устанавливают на известном расстоянии В друг от друга две предварительно откалиброванные синхронно работающие фотокамеры с возможностью получения ими двух перекрывающихся фотоснимков исследуемой поверхности;
- на подвижном объекте устанавливают связанную с блоком управления инерциальную систему с возможностью измерения угловых положений подвижного объекта в каждый момент времени;
- в процессе движения (полета) осуществляют синхронную фотосъемку исследуемой поверхности с заданными временными интервалами, запись времени срабатывания фотокамер и запись данных (показаний) инерциальной системы о соответствующем угловом положении подвижного объекта;
- по результатам измерений углового положения подвижного объекта в каждый момент фотосъемки определяют Bz, проекцию базиса В на ось Z, в системе координат с началом в точке фотографирования одной из камер;
- выполняют фотограмметрическую обработку материалов съемки для каждой синхронно получаемой пары фотоснимков с получением координат Х_А, Y_A, Z_A точки А на исследуемой поверхности - проекцией центральной точки базиса В подвижного объекта на исследуемую поверхность;
- превышение h подвижного объекта над исследуемой поверхностью определяют по координатам указанной центральной (средней) точки базиса В соответствии с выражением

;
где Bz - проекция базиса В на ось Z,
Z_A - аппликата точки А на исследуемой поверхности.1. The method of determining the excess of a moving object over the test surface, characterized in that
- on a moving object set at a known distance B from each other, two pre-calibrated synchronously working cameras with the possibility of obtaining two overlapping photographs of the test surface;
- an inertial system connected to the control unit is installed on the moving object with the ability to measure the angular positions of the moving object at any time;
- in the process of movement (flight), synchronized photographing of the test surface with predetermined time intervals, recording the response time of the cameras and recording data (indications) of the inertial system about the corresponding angular position of the moving object is carried out;
- according to the measurement results of the angular position of the moving object at each moment of shooting, Bz is determined, the projection of the basis B on the Z axis, in the coordinate system with the origin at the point of photographing one of the cameras;
- perform photogrammetric processing of the shooting materials for each synchronously obtained pair of photographs with obtaining the coordinates X _A , Y _A , Z _{A of} point A on the surface to be examined - by projecting the center point of the basis B of the moving object on the surface to be studied;
- the excess h of the moving object over the test surface is determined by the coordinates of the specified central (middle) point of the basis In accordance with the expression

;
where Bz is the projection of the basis B on the Z axis,
Z _A - applicate point A on the test surface. 2. Способ по п.1, характеризующийся тем, что указанная фотограмметрическая обработка полученных пар фотоснимков включает
- вычисление составляющих базиса (B_X, B_Y, B_Z), с использованием которых вычисляют координаты центра подвижного объекта в фотограмметрической системе координат;
- по известным фокусным расстояниям и координатам главных точек снимков для каждой из фотокамер и координатам точек снимков (х₁, y₁, х₂, y₂) в шести характерных зонах осуществляют расчет элементов взаимного ориентирования снимков в фотограмметрической системе координат;
- с учетом данных инерциальной системы (данных об угловом положении фотокамер в каждый момент времени) осуществляют переход к внешней вспомогательной системе координат, задаваемой измерениями ИНС и величиной базиса;
- на левом и правом снимках по координатам Х_А, Y_A и приближенному значению высоты (Z) полета вычисляют координаты измеряемой точки на обоих снимках (x₁, y₁)_A и (x₂, y₂)_A, с помощью коррелятора выполняется итерационный подбор аппликаты Z_A с перевычислением координат (x₁, y₁)_A и (x₂, y₂)_A до максимального значения коэффициента корреляции для областей снимков в указанных точках;
- после чего по полученным величинам Z_A и B_Z вычисляют искомую величину h - превышение подвижного объекта над исследуемой поверхностью.2. The method according to claim 1, characterized in that said photogrammetric processing of the obtained pairs of photographs includes
- calculation of the components of the basis (B _X , B _Y , B _Z ), with which the coordinates of the center of the moving object in the photogrammetric coordinate system are calculated;
- according to the known focal lengths and coordinates of the main points of the images for each of the cameras and the coordinates of the points of the images (x ₁ , y ₁ , x ₂ , y ₂ ) in six characteristic zones, the elements of the relative orientation of the images are calculated in the photogrammetric coordinate system;
- taking into account the data of the inertial system (data on the angular position of the cameras at each moment of time), a transition is made to the external auxiliary coordinate system defined by the ANN measurements and the basis value;
- on the left and right pictures, according to the coordinates X _A , Y _A and the approximate value of the altitude (Z) of flight, the coordinates of the measured point are calculated on both pictures (x ₁ , y ₁ ) _A and (x ₂ , y ₂ ) _A , using the correlator iterative selection of applicants Z _A with recalculation of coordinates (x ₁ , y ₁ ) _A and (x ₂ , y ₂ ) _A to the maximum value of the correlation coefficient for the image areas at the indicated points;
- then, according to the obtained values of Z _A and B _{Z, the} sought value h is calculated - the excess of the moving object over the surface under study. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанным подвижным объектом является аэрогеофизическая платформа.3. The method according to claim 1, characterized in that said movable object is an airborne geophysical platform. 4. Устройство для аэрогеофизической разведки, содержащее буксируемую летательным аппаратом, снабженную блоком позиционирования ГНСС аэрогеофизическую платформу, включающую несущий корпус, с установленными на нем аппаратурным блоком, излучающей антенной, приемной антенной, отличающееся тем, что указанная аэрогеофизическая платформа снабжена инерциальным блоком, блоком управления и установленными в заданное угловое положение относительно плоскости платформы на указанном несущем корпусе, синхронно работающими фотокамерами, расположенными на известном расстоянии (базисе) друг друга с возможностью получения пары перекрывающихся фотоснимков исследуемой поверхности, при этом первый вход указанного блока управления связан с выходом точного времени блока позиционирования, второй вход - с выходом инерциального блока, а управляющий выход с затворами каждой из указанных фотокамер.4. A device for airborne geophysical reconnaissance, comprising a towed aircraft, equipped with a GNSS positioning unit, an airborne geophysical platform, including a carrier body, with a hardware unit mounted thereon, a radiating antenna, a receiving antenna, characterized in that said airborne geophysical platform is equipped with an inertial unit, a control unit and installed in a predetermined angular position relative to the plane of the platform on the specified supporting body, synchronously working cameras at a known distance (basis) of each other with the possibility of obtaining a pair of overlapping photographs of the test surface, the first input of the specified control unit associated with the output of the exact time of the positioning unit, the second input with the output of the inertial unit, and the control output with shutters of each of these cameras . 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что инерциальный блок и блок управления расположены в едином корпусе.5. The device according to claim 4, characterized in that the inertial unit and the control unit are located in a single housing. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что указанные фотокамеры установлены на уровне приемного центра аэрогеофизической платформы.6. The device according to claim 4, characterized in that said cameras are installed at the level of the receiving center of the airborne geophysical platform. 7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что указанные фотокамеры установлены с возможностью регулировки их углового положения относительно плоскости платформы. 7. The device according to claim 4, characterized in that said cameras are mounted with the possibility of adjusting their angular position relative to the plane of the platform.

Images